2014

H₂S-содержащий флюид и сульфид в верхней мантии (Восточная Антарктика)

Соловова И.П.¹, Когарко Л.Н.²

¹Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН solovova@igem.ru тел.: +7(499) 230 84 15

²Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН kogarko@geokhi.ru

Минералы нодулей гранатового лерцолита содержат микровключения сульфидов и флюидов. Сульфидные включения представляют собой изолированные одно- и двухфазные сферические обособления, группирующиеся в кластеры. В составе включений не были диагностированы пентландит, пирротин, халькопирит или другие сульфидные минералы. Так как отношение металл/сульфид (M/S) является одной из важнейших характеристик сульфидов, их составы были рассмотрены в координатах Ni – M/S. На рис. 1 видно, что они образуют два разнонаправленных тренда – с положительной и отрицательной зависимостью. Экспериментальные данные позволяют их рассматривать как Ni-обогащенный моносульфидный твердый раствор (mss) и сульфидный расплав (рис. 1). Их сосуществование в одних и тех же включениях дает возможность рассчитать коэффициент распределения Ni между mss и расплавом (Dmss/melt), варьирующим в пределах 1.01-3.23. Согласно экспериментально установленной обратной зависимости между температурой и величиной D_Ni, минимальная температура формирования двухфазной сульфидной ассоциации отвечает 1060-920^оС.

Оливин и ортопироксен также содержат одно (жидкость)- и двухфазные (жидкость+газ) CO₂-содержащие флюидные включения. Наиболее ранние однофазные флюидные включения, сосуществующие с сульфидными включениями, при охлаждении характеризуются аномально низкими температурами фазовых переходов по сравнению с чистой CO₂. Фазовый переход при –151°С близок к критической точке N₂ (–147°C), что в первом приближении позволяет рассмотреть состав флюида в рамках системы CO₂-N₂. Согласно ее топологии, мольная доля N₂ в составе флюида достигает 0.2.

Raman-спектроскопическое исследование показало присутствие основных вибраций CO₂ при 1282 сm^-1 и 1385 сm^-1 (рис. 2). На спектрах дополнительно присутствуют пики N₂ (2331 cm^-1), H₂S (2610 сm^-1) и H₂O (3598-3642 сm^-1). Мольные доли N₂ и H₂S, оцененные по соотношению интегральных площадей их пиков на спектрах, составляют 0.2 и 0.1, соответственно. H₂S-содержащий флюид в присутствии Н₂О способен транспортировать заметные количества Zr, Ti и REE, вплоть до кристаллизации собственных минералов, диагностированных при изучении данных ксенолитов.

Используя комбинацию экспериментально определенных: поля существования mss + сульфидный расплав, позицию солидуса перидотит-СО₂, Н₂О и 0.9СО₂ + 0.1Н₂О, и положение изохор 0.8СО₂+0.2N₂ флюида, начальные температура и давления оценены как 1270-1280^оС и ~2.2 ГПа (рис. 3).

Работа проведена при финансовой поддержке грантов Президента и РФФИ.