Инд. авторы:	Шарапов В.Н., Чудненко К.В., Томиленко А.А.
Заглавие:	О физико-химической динамике карбонатизации пород литосферной мантии под кратоном сибирской платформы
Библ. ссылка:	Шарапов В.Н., Чудненко К.В., Томиленко А.А. О физико-химической динамике карбонатизации пород литосферной мантии под кратоном сибирской платформы // Геология и геофизика. - 2015. - Т.56. - № 5. - С.890-905. - ISSN 0016-7886.
Внешние системы:	DOI: 10.15372/GiG20150502; РИНЦ: 23527744;
Реферат:	rus: С помощью комплекса программ, моделирующих проточные многорезервуарные системы, рассмотрена динамика карбонатизации литосферной мантии потоками магматических флюидов, поступающих из верхнемантийного очага в проницаемую зону, рассекающую континентальную литосферу. Показано, что область физико-химических условий развития карбонатизации в деплетированных мантийных породах отвечает узкому диапазону составов возможных флюидов. При общем содержании флюида порядка 4 мас. %, кремнезема и кальция 0.5-0.1 молей: 1) соотношения мольных долей Si/Ca < 1; 2) в системе С-Н-О соотношения мольных долей 1/2/3 или 2/1/2; 3) область варьирования р О2 лежит в интервале -8 < lg p O 2 < -11; 4) во флюиде содержания СО 2 в 1.5-2 раза выше, чем Н 2О при существенном преобладании содержания хлора над фтором. При более низком содержании флюидной фазы и на порядок меньших содержаниях в ней петрогенных компонентов карбонатизация усиливается при понижении содержания кальция. eng: Software modeling flow multireservoir systems was used to study the dynamics of carbonatization of lithospheric mantle with flows of magmatic fluids directed from a chamber in the upper mantle to the permeable zone, which dissects continental lithosphere. It has been shown that the region of physicochemical conditions of carbonatization in depleted mantle rocks corresponds to the narrow range of the compositions of hypothetical fluids. If the total content of the fluid is ~4 wt.% and the contents of SiO 2 and Ca are 0.5-0.1 moles, (1) the ratio of the molar fractions of Si to Ca is less than unity; (2) the ratios of molar fractions in the C-H-O system are 1 : 2 : 3 or 2 : 1 : 2; (3) -8 < lg p O2 < -11; and (4) CO 2 content in the fluid is higher than H 2O content by a factor of 1.5-2, and chlorine significantly dominates over fluorine. If the content of the fluid phase is lower and this phase has a lower major-element content by an order of magnitude, the carbonatization becomes stronger as Ca content decreases.
Ключевые слова:	model for a flow reactor; carbonatization; карбонатизация; литосферная плита; метасоматоз; модель проточного реактора; lithospheric plate; metasomatism;
Издано:	2015
Физ. характеристика:	с.890-905
Цитирование:	1. Авченко О.В., Чудненко К.В., Александров И.Л., Худоложская В.О., Шаров О.И. Решение проблем петрологии метаморфических пород с использованием программного комплекса «Селектор»//Вестник ОНЗ, 2010, т. 2. Z11002, doi:10.2205/NZ00065/ 2. Ащепков И.В. Глубинные ксенолиты Байкальского рифта//Новосибирск, 1991, 160 с. 3. Бессонова Е.П., Шарапов В.Н., Чудненко К.В., Черепанова В.К. Новые возможности модели тепловой и физико-химической динамики для описания вулканогенных эпитермальных месторождений (на примере Асачинского месторождения, Камчатка)//ДАН, 2010, т. 431, № 4, с. 521-525. 4. Бородин Л.С., Лапин А.В., Харченков А.Г. Редкометалльные камафориты. М., Наука, 1973, 176 с. 5. Бычинский В.А., Карпов И.К., Коптева А.В., Чудненко К.В. Полное и метастабильное равновесие углеводородов в земной коре и верхней мантии//Отечественная геология, 2005, № 2, с. 65-74. 6. Варгафтик Н.В. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., Физматгиз, 1963, 698 с. 7. Глубинные ксенолиты и верхняя мантия/Под ред. В.С. Соболева, Н.Л. Добрецова, Н.В. Соболева. Новосибирск, Наука, 1975, 255 с. 8. Головин А.В., Шарыгин В.В., Похиленко Н.П. Расплавные включения во вкрапленниках оливина из неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная (Якутия): некоторые аспекты эволюции кимберлитовых магм на поздних стадиях кристаллизации//Петрология, 2007, т. 15, № 2, с. 178-195. 9. Голубев В.С. Динамика метасоматических процессов. Недра, 1981, 206 с. 10. Дорогокупец П.И., Карпов И.К., Лашкевич В.В., Найгебауэр В.А., Казьмин Л.А. Изобарно-изотермические потенциалы минералов, газов и компонентов водного раствора в программном комплексе «Селектор»//Физико-химические модели в геохимии. Новосибирск, Наука, 1988, с. 124-147. 11. Егоров Л. Ийолит-карбонатитовый плутонизм. Л., Недра, 1991, 260 с. 12. Ефимова Э.С., Соболев Н.В., Поспелова Л.Н. Включения сульфидов в алмазах и особенности их парагенеза//Зап. ВМО, 1983, т. 112, № 3, с. 300-310. 13. Зубков В.С. Термодинамическое моделирование системы С-H-N-O-S в РТ-условиях верхней мантии. Иркутск, Изд-во Иркут. ун-та, 2005, 180 с. 14. Карбонатиты. М., Мир, 1969, 699 с. 15. Карпов И.К., Киселев А.И., Летников Ф.А. Моделирование природного минералообразования на ЭВМ. М., Недра, 1976, 255 с. 16. Карпов И.К., Чудненко К.В., Бычинский В.А. СЕЛЕКТОР (программное средство расчета химических равновесий минимизацией термодинамических потенциалов). Иркутск, ИГХ СО РАН, 1994, 123 с. 17. Кепежинскас В.В. Кайнозойские щелочные базальтоиды Монголии и их глубинные включения. М., Наука, 1979, 305 с. 18. Когарко Л.Н. Роль глубинных флюидов в генезисе мантийных гетерогенностей и щелочного магматизма//Геология и геофизика, 2005, т. 46 (12), с. 1234-1245. 19. Коржинский Д.С. Теория метасоматической зональности. М., Наука, 1968, 112 с. 20. Модельный анализ развития континентальных мантийно-коровых рудообразующих систем//Ред. Г.В. Поляков. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 2009, 399 с. 21. Перепечко Ю.В., Шарапов В.Н. Динамика плавления в океанической верхней мантии//Геология и геофизика, 2001, т. 42 (8), с. 1237-1248. 22. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: справочное пособие. Л., Химия, 1982, 592 c. 23. Рябов В.В., Шевко А.Я., Затеева С.Н. «Аномальные образования» в траппах Сибирской платформы -показатель геодинамической обстановки формирования платобазальтов//Литосфера, 2005, № 4, с. 165-177. 24. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблемы состава верхней мантии. Новосибирск, Наука, 1974, 265 с. 25. Соболев Н.В., Ефимова Э.С., Коптиль В.И., Лаврентьев Ю.Г., Соболев В.С. Включения коэсита, граната и омфацита в якутских алмазах -первая находка парагенеза коэсита//Докл. АН СССР, 1976, т. 230, № 6, с. 1442-1444. 26. Соболев Н.В., Ефимова Э.С., Поспелова Л.Н. Самородное железо в алмазах Якутии и его парагенезис//Геология и геофизика, 1981 (12), с. 25-29. 27. Соловьева Л.В., Владимиров Б.М., Днепровская Л.В., Масловская М.И., Брандт С.Б. Кимберлиты и кимберлитоподобные породы: вещество верхней мантии под древними платформами. Новосибирск, Наука, 1994, 256 с. 28. Томиленко А.А. Флюидный режим минералообразования в континентальной литосфере при высоких и умеренных давлениях по данным изучения флюидных и расплавных включений в минералах: Автореф. дис. … д.г.-м.н. Новосибирск, 2006, 40 с. 29. Томиленко А.А., Ковязин С.В. Первичные расплавные и флюидные включения в оливинах из кимберлитов трубки Удачная-Восточная, Якутия//Петрология литосферы и происхождение алмаза: Тез. докл. Междунар. симпозиума, посвященного 100-летию со дня рождения акад. В.С. Соболева, Новосибирск, 5-7 июня 2008 г. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 2008, с. 99. 30. Томиленко А.А., Рагозин А.Л., Шацкий В.С., Шебанин А.П. Вариации состава флюидной фазы в процессе кристаллизации природных алмазов//ДАН, 2001, т. 378, № 6, с. 802-805. 31. Томиленко А.А., Шацкий В.С., Ковязин С.В., Овчинников Ю.А. Расплавные и флюидные включения в ксенолите анортозита из кимберлитовой трубки Удачная, Якутия//ДАН, 2002, т. 387, № 4, с. 524-527. 32. Томиленко А.А., Ковязин С.В., Похиленко Л.Н., Соболев Н.В. Первичные углеводородные включения в гранате алмазоносного эклогита из кимберлитовой трубки Удачная, Якутия//Докл. РАН, 2009, т. 426, № 4, с. 533-536. 33. Чудненко К.В. Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения. Новосибирск, Акад. Изд-во «Гео», 2010, 287 с. 34. Чудненко К.В., Карпов И.К., Мазухина С.И., Бычинский В.А., Артименко М.В. Динамика мегасистем в геохимии: формирование базовых моделей процессов и алгоритмы имитации//Геология и геофизика, 1999, т. 40 (1), с. 45-61. 35. Шарапов В.Н., Голубев В.С. Динамика взаимодействия магмы с породами. Новосибирск, Наука, 1976, 195 с. 36. Шарапов В.Н., Кудрявцева О.В. К оценке термодинамических параметров фазовой границы Мохо под областью развития траппов на Сибирской платформе и Западно-Сибирской плите//Геология и геофизика, 2003, т. 44 (10), с. 993-1005. 37. Шарапов В.Н., Ионе К.Г., Мысов В.М., Мазуров М.П., Перепечко Ю.В. Геокатализ и эволюция мантийно-коровых магматогенных флюидных систем. Новосибирск, ГЕОС, 2007, 186 с. 38. Шарапов В.Н., Чудненко К.В., Мазуров М.П., Перепечко Ю.В. Физико-химическое моделирование метасоматической зональности литосферы под кратонами Сибирской платформы//Геология и геофизика, 2009, т. 50 (12), с. 1114-1128. 39. Шарапов В.Н., Томиленко А.А., Перепечко Ю.В., Чудненко К.В., Мазуров М.П. Физико-химическая динамика развития флюидных надастеносферных систем под Сибирской платформой//Геология и геофизика, 2010, т. 51 (9), с. 1329-1355. 40. Шарапов В.Н., Мазуров М.П., Томиленко А.А., Фалеев В.А. Элементы массопереноса в гранатовых ультрабазитах при их частичном плавлении потоками горячих восстановленных газов//Геология и геофизика, 2011, т. 52 (2), с. 209-224. 41. Шмонов В.М., Витовтова В.М., Жариков А.В. Флюидная проницаемость пород земной коры. М., Научный мир, 2002, 216 с. 42. Breedveld G.J.E., Prausnitz J.M. Thermodynamic properties of supercritical fluids and their mixtures at very high pressure//AIChE J, 1973, v. 19, p. 783-796. 43. Elliott T., Spiegelman M. Melt migration in oceanic crustal production: a U-series perspective/Eds. H.D. Holland, K. Turekian//The Crust. Treatise on Geochemistry, Elsevier-Pergamon, 2003, v. 3, p. 465-510. 44. Golubev V.S., Kuznetsov Yu.A., Sharapov V.N. To dynamics of granitization and melting of crystal rocks during filtration of volatiles//Paсific Geol., 1978, № 13, p. 17-31. 45. Griffin W.L., Ryan C.G., Kaminsky F.V., O'Reilly S.Y., Natapov L.M., Win T.T., Kinny P.D., Ilupin I.P. The Siberian lithosphere traverse: mantle terranes and the assembly of the Siberian Craton//Tectonophysics, 1999, v. 310, p. 1-35. 46. Green D.H., Fallon T.J. Primary magmas at mid-ocean ridges, «hot-sports», other intraplate settings: Constraints on potential temperature // Plates, Plumes, Paradigms // Geol. Soc. Amer. Spec. Pap. 388, 2005, p. 217-248. 47. Gudfinnsson G.H., Presnell D.C. Continuous gradations among primary carbonatitic, kimberlitic, melilititic, basaltic, picritic, and komatitiitic melts in equilibrium with garnet lherzolite at 3-8 GPa//J. Petrol., 2005, v. 46, № 8, p. 1645-1659. 48. Helgeson H.C., Delany J.M., Nesbitt H.W., Bird D.K. Summary and critique of the thermodynamic properties of rock-forming minerals//Amer. J. Sci., 1978, 278A, P. 1-229. 49. Karpov I.K., Chudnenko K.V., Kulik D.A. Modeling chemical mass-transfer in geochemical processes: Thermodynamic relations, conditions of equilibria and numerical algorithms//Amer. J. Sci., 1997, v. 297, p. 767-806. 50. Katz R.F., Weatherley S.M. Consequences of mantle heterogeneity for melt extraction at mid-ocean ridges//Earth Planet. Sci. Lett., 2012, v. 335-336, p. 226-237. 51. Lee B.I., Kesler M.G. Generalized thermodynamic correlation based on three-parameter corresponding//AIChE J, 1975, v. 21, p. 510-527. 52. Litasov K., Taniguchi H. Mantle evolution beneath the Baikal Rift. CNEAS Monogr. Ser., 2002, № 5, 221 p. 53. Perepechko Yu., Sorokin K. Two-velocity dynamics of compositional heterophase media//J. Eng. Thermophys., 2013, v. 22, № 3, p. 241-246. 54. Pokhilenko N.P., Sobolev N.V., Kuligin S.S., Shimizu N. Peculiarities of distribution of pyroxenite paragenesis garnets in Yakutian kimberlites and some aspects of the evolution of the Siberian Craton lithospheric mantle//Proc. VIIth Int. Kimberlite Conf., University of Cape Town, South Africa, April 11-17, 1998. V. II. Cape Town, 1999, p. 689-698. 55. Shiery S.B., Cartigny P., Frost D.Y., Keshav Sh., Nestola F., Nimits P., Sobolev N.V., Walter M.S. Dimonds and the geology of mantle carbon//Rew. Miner., 2013, № 75, p. 355-421. 56. Spera F.I. Carbon dioxide in igneous petrogenesis: II. Fluid dynamics of mantle metasomatism//Contr. Miner. Petrol., 1981, v. 77, p. 56-63. 57. Spiegelman M., Kelemen P.B., Aharonov E. Causes and consequences of flow organization during melt transport: The reaction infiltration instability in compactible media//J. Geophys. Res., 2001, v. 106(B2), p. 2061-2077. 58. Tomilenko A.A., Palyanov Y.N., Kovyazin S.V., Shebanin A.P. Melt and fluid inclusions in diamonds and minerals of mantle xenoliths as a source of information on mantle fluids//9th Int. Kimberlite Conf., Frankfurt/Main, Germany, 16-24 August 2008: Extended abstract . Frankfurt/Main, 2008. P. A-00375. 59. Volcanism in Hawaii/Eds. R.W. Decker, T.L. Wright, P.H. Stauffer. V. 2. U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 1350. Washington, 1987, p. 919-1602. 60. Walas S.M. Phase equilibria in chemical engineering: Parts I and II, Boston, Butterworth, 1985, 664 p. 61. Walter M.J. Melt extraction and compositional variability in mantle lithosphere//Treatise on geochemistry/Eds. H.D. Holland, K.K. Turekian. Elsevier, 2003, v. 2, p. 363-394. 62. Wyllie P.J., Ryabchikov I.D. Volatile components, magmas, and critical fluids in upwelling mantle//J. Petrol., 2000, v. 41, № 7, p. 1195-1206. 63. Xu T., Pruess K. Modeling multiphase non-isothermal fluid flow and reactive geochemical transport in variably saturation fracture rocks: methodology//Amer. J. Sci., 2001, v. 301, p. 16-33. 64. Yokokawa H. Tables of thermodynamic properties of inorganic compounds//J. Nat. Chem. Lab. Indus., Tsukuba Ibaraki. Jap., 1988, v. 83, p. 27-118.