Evolution of the composition of mantle micas in the presence of oceanic crust material


Cite item

Full Text

Abstract

Experiments aimed at the study of the crystallization conditions of high-pressure micas in ultramafic diamond-forming melts with variable proportions of crustal material were performed under the upper mantle conditions. Compositional variations of micas were studied in dependence on the proportions between peridotitic (ultramafic mantle) and basaltic (crustal) substrates. The crystallization of trioctahedral mica (phlogopite) proceeds in predominantly peridotitic substrate (up to 40 wt.% of the crustal component). With increasing portion of the crustal (basaltic) component in the starting system (not less than 50%), the VIAl/IVAl ratio and SiO2 content in the mineral increase, which may result in the formation of di-trioctahedral mica varieties. Significant decrease in the Mg/(Al+Ti) ratio in the mantle substance due to the introduction of the crustal material (not less than 80% of basalt) impedes the formation of trioctahedral phlogopite, which is replaced with Ti-bearing dioctahedral mica (aluminoceladonite). The competing relationships between admixtures of Ti4+ and Cr3+ in the composition of synthetic mica are suggested. Increase in the Ti/Cr ratio (up to 1 and higher) may indicate a high degree of involvement (> 40%) of the crustal material into mantle metasomatism. 

Full Text

Restricted Access

About the authors

Aleksandra Alekseevna Bendeliani

Lomonosov Moscow State University;
Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry RAS

Author for correspondence.
Email: bendeliani@geokhi.ru
ORCID iD: 0000-0002-4727-5920
Scopus Author ID: 57210810839
ResearcherId: GVS-3112-2022

PhD in Mineralogy and Geology, scientific researcher at Department of Petrology and Volcanology, Geological Faculty, Lomonosov Moscow State University

Russian Federation, Russian Federation, Moscow, Leninskie Gory 1, GSP-1, Geological Faculty, Department of Petrology and Volcanology, 119991

Elizaveta Sergeevna Gornova

Lomonosov Moscow State University

Email: sk0rlupka@yandex.ru

student at Department of Petrology and Volcanology, Geological Faculty, Lomonosov Moscow State University

Russian Federation, Russian Federation, Moscow, Leninskie Gory 1, GSP-1, Geological Faculty, Department of Petrology and Volcanology, 119991

Andrey Viktorovich Bobrov

Lomonosov Moscow State University

Email: archi3@yandex.ru

professor, deputy dean in Faculty of Geology, Lomonosov Moscow State University

Russian Federation, Russian Federation, Moscow, Leninskie Gory 1, GSP-1, Geological Faculty, Department of Petrology and Volcanology, 119991

Nikolai Nikolaevich Eremin

Lomonosov Moscow State University;
Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry RAS

Email: neremin@mail.ru

professor, acting dean of Faculty of Geology, Lomonosov Moscow State University

Russian Federation, Russian Federation, Moscow, Leninskie Gory 1, GSP-1, Geological Faculty, Department of Petrology and Volcanology, 119991

References

  1. Pearson G., Canil D., Shirey S.B. Mantle samples included in volcanic rocks: Xenoliths and diamonds // Holland, H.D., and Turekian, K.K., eds., Treatise on Geochemistry. 2003. V. 2. P. 171–275.
  2. Safonov O., Butvina V., Limanov E. Phlogopite-forming reactions as indicators of metasomatism in the lithospheric mantle // Minerals. 2019. V. 9:685. doi: 10.3390/min9110685
  3. Giardini A.A, Hurst V.J., Melton C.E., Stormer J.C. Jr. Biotite as a primary inclusion in diamond: Its nature and significance // American Mineralogist. 1974. V. 59. P. 783-789.
  4. Prinz M., Manson V., Hlava P.F., Keil K. Inclusions in diamonds: garnet lherzolite and eclogite assemblages // Physics and Chemistry of the Earth; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands. 1975. P. 797-815. doi: 10.1016/0079-1946(75)90052-X
  5. Gurney J.J., Harris J.W., Rickard R.S. Silicate and oxide inclusions in diamonds from the Finsch kimberlite pipe // Boyd F.R. and Meyer H.O.A., eds. Kimberlites, Diatrems and Diamonds: Their Geology, Petrology and Geochemistry: Washington D.C., Am. Geophys. Union. 1982. P. 1-15. doi: 10.1029/SP015p0001
  6. Meyer H.O.A., Mccallum M.E. Mineral inclusions in diamonds from the Sloan kimberlites, Colorado // Journal of Geology. 1986. V. 94. P. 600-612. doi: 10.1086/629062
  7. Соболев Н.В., Логвинова А.М., Ефимова Э.С. Сингенетические включения флогопита в алмазах кимберлитов: свидетельство роли летучих в образовании алмазов // Геология и Геофизика. 2009. Т. 50. №12. С. 1588-1606.
  8. Izraeli E.S., Harris J.W., Navon O. Fluid and mineral inclusions in cloudy diamonds from Koffiefontein, South Africa // Geochemica et Cosmochimica Acta. 2004. V. 68. P. 2561-2575.
  9. Klein-BenDavid O., Wirth R., Navon O. TEM imaging and analysis of microinclusions in diamonds: A close look at diamond-growing fluids // American Mineralogist. 2006. V. 91. 353-365
  10. Bendeliani A.A., Bobrov A.V., Bindi L., Eremin N.N. Ti and Cr in high-pressure mica: Experimental study and application to the mantle assemblages // Petrology. 2022. V. 30(1). P. S157-S173.
  11. Pal’yanov Yu.N., Shatsky V.S., Sobolev N.V., Sokol A.G. The role of mantle ultrapotassic fluids in diamond formation // PNAS. 2007. V. 104. P. 9122-9127. doi: 10.1073/pnas.0608134104
  12. Бобров А.В., Литвин Ю.А. Перидотит-эклогит-карбонатитовые системы при 7.0-8.5 ГПа: концентрационный барьер нуклеации алмаза и сингенезис его силикатных и карбонатных включений // Геология и геофизика. 2009. Т. 50 №12. С. 1571-1587
  13. Сокол А.Г., Крук А.Н., Чеботарев Д.А., Пальянов Ю.Н., Соболев Н.В. (2015) Условия образования флогопита при взаимодействии карбонатитовых расплавов с перидотитами субкратонной литосферы // Геохимия 462, 696-700
  14. Becker M., Le Roex A.P. Geochemistry of South African on- and off-craton, Group I and Group II kimberlites: petrogenesis and source region evolution // Journal of Petrology. 2006. V. 47(4). P. 673-703
  15. Gervasoni F., Klemme S., Rohrbach A., Grutzner T., Berndt J. Experimental constraints on mantle metasomatism caused by silicate and carbonate melts // Lithos. 2017. V. 282–283. P. 173–186. doi: 10.1016/j.lithos.2017.03.004
  16. Foley S.F., Pertermann M. Dynamic metasomatism experiments investigating the interaction between migrating potassic melt and garnet peridotite // Geosciences. 2021. V. 11. 432.
  17. Литвин Ю.А. Физико-химические исследования плавления глубинного вещества Земли. // М.: Наука. 1991. 312 с.
  18. Homan C.G. Phase diagram of Bi up to 140 kbars. // J. Phys. Chem. Solids. 1975. V. 36. P. 1249-1254.
  19. Bendeliani A.A., Eremin N.N., Bobrov A.V. Mechanisms and conditions of Ti and Cr incorporation in mantle phlogopite: the results of atomistic simulation // Physics and Chemistry of Minerals. 2023. V. 50(8).
  20. Nazzareni S., Comodi P., Bindi L., Safonov O.G., Litvin Y.A., Perchuk L.L. Synthetic hypersilicic Cl-bearing mica in the phlogopite-celadonite join: A multimethodical characterization of the missing link between di- and tri-octahedral micas at high pressures // American Mineralogist. 2008. V. 93(8-9). P. 1429-1436. doi: 10.2138/am.2008.2802

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».