| Реферат: | rus: Одним из принципиальных вопросов, касающихся проблемы редокс-эволюции мантийных пород, является реконструкция сценариев переработки Fe0- или Fe3C-содержащих пород агентами окислительного мантийного метасоматоза, а также оценка устойчивости этих фаз при воздействии флюидов и расплавов различных составов. Представлены оригинальные результаты высокотемпературных высокобарических экспериментов (P = 6.3 ГПа, T = 1300–1500°С) в системах карбид-оксид-карбонат (Fe3C-SiO2-(Mg,Ca)CO3 и Fe3C-SiO2-Al2O3-(Mg,Ca)CO3). Определены условия формирования мантийных силикатов с включениями металлического или металл-углеродного расплава и выполнена оценка их устойчивости в присутствии CO2-флюида – потенциального агента мантийного окислительного метасоматоза. Установлено, что взаимодействие в системе карбид-оксид-карбонат происходит путем декарбонатизации с образованием граната или ортопироксена и CO2-флюида, а также последующих редокс-реакций CO2 с карбидом железа. В результате формируется ассоциация железистых силикатов и графита. В гранате и ортопироксене установлены включения расплава Fe-C, а также графита, фаялита и ферросилита. Экспериментально продемонстрировано, что присутствие CO2-флюида в интерстициальном пространстве не влияет на сохранность металлических включений, а также включений графита в силикатах. Избирательный захват включений расплава Fe-C мантийными силикатами, устойчивыми к метасоматическим преобразованиям, является одним из потенциальных сценариев сохранения металлического железа в мантийных доменах, подвергающихся воздействию агентов мантийного окислительного метасоматоза.
|
| Цитирование: | 1. Баталева Ю.В., Пальянов Ю.Н., Сокол А.Г. и др. Роль пород, содержащих самородное железо, в образовании железистых карбонатно-силикатных расплавов: экспериментальное моделирование при Р-Т параметрах литосферной мантии//Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 1-2. С. 188-203.
2. Добрецов Н.Л. Петрологические, геохимические и геодинамические особенности субдукционного магматизма//Петрология. 2010. Т. 18. № 1. С. 88-110.
3. Когарко Л.Н., Рябчиков И.Д. Алмазоносность и окислительный потенциал карбонатитов//Петрология. 2013. Т. 21. № 4. С. 350-371.
4. Пальянов Ю.Н., Сокол А.Г., Хохряков А.Ф. и др. Кристаллизация алмаза и графита в СОН флюиде при Р-Т параметрах природного алмазообразования//Докл. АН. 2000. Т. 375. № 3. С. 384-388.
5. Пальянов Ю.Н., Шацкий В.C., Cокол А.Г. и др. Экcпеpиментальное моделиpование кpиcталлизации метамоpфогенныx алмазов//Докл. АН. 2001. Т. 380. № 5. С. 671-675.
6. Перчук А.Л., Шур М.Ю., Япаскурт В.О., Подгорнова С.Т. Экспериментальное моделирование мантийного метасоматоза, сопряженного с эклогитизацией корового вещества в зоне субдукции//Петрология. 2013. Т. 21. № 6. С. 632-653.
7. Рябчиков И.Д. Механизмы алмазообразования -восстановление карбонатов или частичное окисление углеводородов?//Докл. АН. 2009. Т. 428. № 6. С. 797-800.
8. Рябчиков И.Д., Каминский Ф.В. Физико-химические параметры материала мантийных плюмов по данным термодинамического анализа минеральных включений в сублитосферных алмазах//Геохимия. 2014. Т. 52. № 11. С. 963-971.
9. Рябчиков И.Д., Когарко Л.Н. Физико-химические параметры материала глубинных мантийных плюмов//Геология и геофизика. 2013. Т. 57. С. 874-888.
10. Соболев Н.В., Ефимова Э.С., Поспелова Л.H. Самородное железо в алмазах Якутии и его парагенезис//Геология и геофизика. 1981. № 12. С. 25-28.
11. Ballhaus C., Frost B.R. The generation of oxidized CO2-bearing basaltic melts from reduced CH4-bearing upper mantle sources//Geochim. Cosmochim. Acta. 1994. V. 58. P. 4931-4940.
12. Bataleva Y.V., Palyanov Y.N., Sokol A.G. et al. Wüstite stabi-lity in the presence of a CO2-fluid and a carbonate-silicate melt: implications for the graphite/diamond formation and generation of Fe-rich mantle metasomatic agents//Lithos. 2016. V. 244. P. 20-29.
13. Bataleva Y.V., Palyanov Y.N., Borzdov Y.M. et al. Iron carbide as a source of carbon for graphite and diamond formation under lithospheric mantle P-T parameters//Lithos. 2017. V. 286-287. P. 151-161.
14. Berman R.G. Thermobarometry using multiequilibrium calculations: a new technique with petrologic applications//Can. Mineral. 1991. V. 29. P. 833-855.
15. Boulard E., Gloter A., Corgne A. et al. New host for carbon in the deep Earth//Proceed. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. V. 108. I. 13. P. 5184-5187.
16. Brenker F.E., Vollmer C., Vincze L. et al. Carbonates from the lower part of transition zone or even the lower mantle//Earth Planet. Sci. Lett. 2007. V. 260. P. 1-9.
17. Bulanova G.P. The formation of diamond//J. Geochem. Explor. 1995. V. 53. P. 2-23.
18. Creighton S., Stachel T., Matveev S. et al. Oxidation of the Kaapvaal lithospheric mantle driven by metasomatism//Contrib. Mineral. Petrol. 2009. V. 157. P. 491-504.
19. Dasgupta R., Hirschmann M.M. The deep carbon cycle and melting in Earth's interior//Earth Planet. Sci. Lett. 2010. V. 298. I. 1-2. P. 1-13.
20. Dasgupta R., Buono A., Whelan G., Walker D. High-pressure melting relations in Fe-C-S systems: Implications for formation, evolution, and structure of metallic cores in planetary bodies//Geochim. Cosmochim. Acta. 2009. V. 73. P. 6678-6691.
21. Frost D.J., McCammon C.A. The redox state of Earth's mantle//Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2008. V. 36. P. 389-420.
22. Frost D.J., Liebske C., Langenhorst F., McCammon C.A. Experimental evidence for the existence of iron-rich metal in the Earth's lower mantle//Nature. 2004. V. 428. P. 409-412.
23. Jacob D.E., Kronz A., Viljoen K.S. Cohenite, native iron and troilite inclusions in garnets from polycrystalline diamond aggregates//Contrib. Mineral. Petrol. 2004. V. 146. I. 5. P. 566-576.
24. Kaminsky F.V., Wirth R. Iron carbide inclusions in lower-mantle diamond from Juina, Brazil//Can. Mineral. 2011. V. 49. P. 555-572.
25. Kaminsky F.V., Ryabchikov I.D., McCammon C.A. et al. Oxidation potential in the Earth's lower mantle as recorded by ferropericlase inclusions in diamond//Earth Planet. Sci. Lett. 2015. V. 417. P. 49-56.
26. Martin A.M., Hammouda T. Role of iron and reducing conditions on the stability of dolomite + coesite between 4.25 and 6 GPa -a potential mechanism for diamond formation during subduction//Eur. J. Mineral. 2011. V. 23. V. 5-16.
27. Marty B. The origins and concentrations of water, carbon, nitrogen and noble gases on Earth//Earth Planet. Sci. Lett. 2012. V. 313-314. P. 56-66.
28. Merlini M., Crichton W.A., Hanfland M. et al. Structures of dolomite at ultrahigh pressure and their influence on the deep carbon cycle//Proceed. Natl. Acad. Sci. USA. 2012. V. 109. I. 34. P. 13509-13514.
29. Oganov A.R., Hemley R.J., Hazen R.M., Jones A.P. Structure, bonding and mineralogy of carbon at extreme conditions//Rev. Mineral. Geochem. 2013. V. 75. I. 1. P. 47-77.
30. Pal'yanov Y.N., Sokol A.G., Borzdov Y.M., Khokhryakov A.F. Fluid-bearing alkaline carbonate melts as the medium for the formation of diamonds in the Earth's mantle: an experi-mental study//Lithos. 2002a. V. 60. I. 3-4. P. 145-159.
31. Pal'yanov Y.N., Sokol A.G., Borzdov Yu.M. et al. Diamond formation through carbonate-silicate interaction//Amer. Mineral. 2002b. V. 87. P. 1009-1013.
32. Palyanov Y.N., Borzdov Y.M., Bataleva Y.V. et al. Reducing role of sulfides and diamond formation in the Earth's mant-le//Earth Planet. Sci. Lett. 2007. V. 260. I. 1-2. P. 242-256.
33. Palyanov Y.N., Borzdov Y.M., Khokhryakov A.F. et al. Effect of nitrogen impurity on diamond crystal growth processes//Cryst. Growth Des. 2010. V. 10. I. 7. P. 3169-3175.
34. Palyanov Y.N., Khokhryakov A.F., Borzdov Y.M., Kupriyanov I.N. Diamond rowth and morphology under the influence of impurity adsorption//Cryst. Growth Des. 2013a. V. 13. I. 12. P. 5411-5419.
35. Palyanov Y.N., Bataleva Y.V., Sokol A.G. et al. Mantle-slab interaction and redox mechanism of diamond formation//Proceed. Natl. Acad. Sci. USA. 2013b. V. 110. I. 51. P. 20408-20413.
36. Rohrbach A., Schmidt M.W. Redox freezing and melting in the Earth's deep mantle resulting from carbon -iron redox coupling//Nature. 2011. V. 472. P. 209-212.
37. Rohrbach A., Ballhaus C., Golla-Schindler U. et al. Metal saturation in the upper mantle//Nature. 2007. V. 449. P. 456-458.
38. Rohrbach A., Ghosh S., Schmidt M.W. et al. The stability of Fe-Ni carbides in the Earth's mantle: Evidence for a low Fe-Ni-C melt fraction in the deep mantle//Earth Planet. Sci. Lett. 2014. V. 388. P. 211-221.
39. Sharp W.E. Pyrrhotite, a common inclusion in South African diamonds//Nature. 1966. V. 21. I. 1. P. 402-403.
40. Shirey S.B., Cartigny P., Frost D.G. et al. Diamonds and the geology of mantle carbon//Rev. Mineral. Geochem. 2013. V. 75. P. 355-421.
41. Smith E.M., Kopylova M.G. Implications of metallic iron for diamonds and nitrogen in the sublithospheric mantle//Can. J. Earth Sci. 2014. V. 51. I. 5. P. 510-516.
42. Smith E.M., Shirey S.B., Nestola F. et al. Large gem diamonds from metallic liquid in Earth's deep mantle//Science. 2016. V. 354. I. 6318. P. 1403-1405.
43. Sokol A.G., Borzdov Y.M., Palyanov Y.N., Khokhryakov A.F. High-temperature calibration of a multi-anvil high pressure apparatus//High Pres. Res. 2015. V. 35. I. 2. P. 139-147.
44. Stachel T., Harris J.W., Brey G.P. Rare and unusual mineral inclusions in diamonds from Mwadui, Tanzania//Contrib. Mineral. Petrol. 1998. V. 132. I. 1. P. 34-47.
45. Woodland A.B., Koch M. Variation in oxygen fugacity with depth in the upper mantle beneath the Kaapvaal Craton, southern Africa//Earth Planet. Sci. Lett. 2003. V. 214. P. 295-310.
|