Семинар "Геохимия щелочных пород" 

школы "Щелочной магматизм Земли"-2008

О безоливиновом ликвидусе магнезиальных и щелочных магм

Горбачев Н.С., Костюк А.В., Некрасов А.Н., Султанов Д.М.

ИЭМ РАН, Черноголовка

По существующим представлениям первичные мантийные магмы формировались из оливинсодержащего (перидотитового) источника. Однако геохимические и экспериментальные данные свидетельствуют о возможности безоливинового источника магнезиальных и щелочных магм.

Экспериментальное изучение системы перидотит√базальт-сульфид-H₂O в интервале P=1.5-2.5 ГПа, T=1250-1350ºC, показало, что наблюдаются реакционные соотношения между водосодержащими расплавами пикритобазальтового состава с перидотитом с замещением оливина ортопироксеном (рис.1).

Рис. 1. Изображения в отраженных электронах экспериментального образца. Слева-перидотитовая ампула, заполненная силикатным стеклом, сульфидом (закаленные силикатный и сульфидный расплавы). Узкая темная зона √ область взаимодействия силикатного расплава с перидотитом, справа √ реакционная зона между стеклом (расплавом) и перидотитом с замещением оливина (Ol) ортопироксеном (Opx).

При плавлении перидотита в условиях шпинелевой Sp и гранатовой Ga фаций глубинности верхней мантии стабильность оливина определяется активностью SiO₂ и (или) Al₂O₃ в расплаве, буферируемых реакциями (рис.2):

Mg₂SiO₄(Ol) + SiO₂(m) = 2MgSiO₃(Opx);

Mg₂SiO₄(Ol) + Al₂O₃(m) = MgSiO₃(Opx) + MgAl₂O₄(Sp); 

Mg₂SiO₄(Ol) + MgSiO₃(Opx) + Al₂O₃(m) + SiO₂(m) = Mg₃Al₂[SiO₄]₃(Ga). 

Рис. 2. Стабильность перидотитовой ассоциации в зависимости от активности SiO₂ и (или) Al₂O_{3 .} Т=1600ºС, Р=1.5 ГПа.

Формирование таких безоливиновых резервуаров может быть связано с взаимодействием кора мантия при субдукции и (или) с мантийным метасоматозом. Для природных магнезиальных базальтов признаком безоливинового ликвидуса исходной магмы могут служить более высокие концентрации в них оливин-совместимых элементов, в частности никеля. Например, при сходном содержании MgO (14-15 вес.%) пикриты гудчихинской и туклонской свит трапповой толщи Норильского района различаются содержанием Ni (690 и 290 ppm соответственно). Высокие содержания Ni можно объяснить отсутствием оливина в магматическом источнике пикритов гудчихинской свиты.

Безоливиновый ликвидус щелочных силикатных и силикатно-карбонатных расплавов наблюдался также в экспериментах по моделированию щелочно-карбонатного метасоматоза и плавлении метасоматизированной мантии.

РФФИ,  ╧ 06-05-64895, ОНЗ РАН т. 7-I.1