Стабильность карбонатов при субдукции: влияние режима дефлюидизации хлорсодержащего пелита
- Авторы: Сокол А.Г.1, Крук А.Н.1, Козьменко О.А.1, Пальянов Ю.Н.1
-
Учреждения:
- Институт геологии и минералогии Сибирского отделения Российской академии наук
- Выпуск: Том 509, № 1 (2023)
- Страницы: 50-55
- Раздел: МИНЕРАЛОГИЯ
- URL: https://journals.rcsi.science/2686-7397/article/view/135744
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739722602381
- EDN: https://elibrary.ru/THTDZE
- ID: 135744
Цитировать
Аннотация
При давлении 3.0, 5.5 и 7.8 ГПа и температуре 750–1030°С хлор- и карбонатсодержащий пелит претерпевает серию реакционных превращений, которые обеспечивают его трансформацию в эклогитоподобную ассоциацию твердых фаз и образование хлорсодержащего преимущественно водно-углекислого флюида. С ростом РТ-параметров экспериментов в соответствии со средней и горячей субдукционными геотермами эклогитоподобная ассоциация фаз остается стабильной, но карбонат полностью растворяется во флюидной фазе уже при Р ≥ 5.5 ГПа. При этом содержание CO2 в закаленном флюиде достигает 20–30 мас. %. Однако предварительная дефлюидизация пелита при 3.0 ГПа и 750°С с выносом из него всего хлора, приводит к тому, что карбонат оказывается стабилен в равновесии со следующими, не содержащими хлора порциями флюида как при 5.5 ГПа, так и при 7.8 ГПа. Сопоставление имеющихся данных для упрощенных модельных систем и новых данных для хлор- и карбонатсодержащего пелита свидетельствуют о том, что хлориды существенно увеличивают растворимость карбоната во флюиде. Таким образом, эффективность транспорта в мантию карбонатов зависит от режима выноса хлора из зон субдукции.
Ключевые слова
Об авторах
А. Г. Сокол
Институт геологии и минералогииСибирского отделения Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: sokola@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск
А. Н. Крук
Институт геологии и минералогииСибирского отделения Российской академии наук
Email: sokola@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск
О. А. Козьменко
Институт геологии и минералогииСибирского отделения Российской академии наук
Email: sokola@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск
Ю. Н. Пальянов
Институт геологии и минералогииСибирского отделения Российской академии наук
Email: sokola@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск
Список литературы
- Plank T., Manning C.E. Subducting carbon // Nature 2019. V. 574 (7778). P. 343–352.
- Dasgupta R. Ingassing, storage, and outgassing of terrestrial carbon through geologic time // Rev. Mineral. Geochem. 2013. V. 75 (1). P. 183–229.
- Plank T. The chemical composition of subducting sediments. Treatise on Geochemistry 2nd Edition, Elsevier, 2014. P. 607–629. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-095975-7.00319-3
- Schmidt M.W., Vielzeuf D., Auzanneau E. Melting and dissolution of subducting crust at high pressures: the key role of white mica // Earth Planet. Sci. Lett. 2004. V. 228 (1–2). P. 65–84.
- Hermann J., Spandler C.J. Sediment melts at sub-arc depths: an experimental study // J. Petrol. 2008. V. 49 (4). P. 717–740.
- Перчук А.Л., Сердюк А.А., Зиновьева Н.Г., Шур М.Ю. Плавление и минеральные парагенезисы глобального субдукционного осадка, обогащенного водой, в условиях закрытой и открытой системе: эксперимент и термодинамическое моделирование // Геология и геофизика 2020. Т. 61 (5). С. 701–724.
- Grassi D., Schmidt M.W. The melting of carbonated pelites from 70 to 700 km depth // J. Petrol. 2011. V. 52 (4). P. 765–789.
- Kelemen P.B., Manning C.E. Reevaluating carbon fluxes in subduction zones, what goes down, mostly comes up // Proc. Nat. Acad. Sci. 2015. V. 112 (30). P. E3997–E4006.
- Connolly J.A., Galvez M.E. Electrolytic fluid speciation by Gibbs energy minimization and implications for subduction zone mass transfer // Earth Planet. Sci. Lett. 2018. V. 501. P. 90–102.
- Newton R.C., Manning C.E. Experimental determination of calcite solubility in H2O-NaCl solutions at deep crust/upper mantle pressures and temperatures: Implications for metasomatic processes in shear zones // Am. Min. 2002. V. 87(10). P. 1401–1409.
- Facq S., Daniel I., Montagnac G., Cardon H., Sve-rjensky D.A. Carbon speciation in saline solutions in equilibrium with aragonite at high pressure // Chem. Geol. 2016. V. 431. P. 44–53.
- Sokol E., Kokh S., Kozmenko O, Novikova S., Khvorov P., Nigmatulina E., Belogub E., Kirillov M. Mineralogy and geochemistry of mud volcanic ejecta: a new look at old issues // Minerals 2018. V. 8 (8). P. 344.
- Рябчиков И.Д., Орлова Г.П., Каленчук Г.Ю., Ганеев И.И., Удовкина Н.Г., Носик Л.П. Взаимодействие шипнелевого лерцолита с водно-углекислым флюидом при 20 кбар и 900°С // Геохимия 1989. № 3. С. 56–62.
- Palyanov Y.N., Kupriyanov I.N., Khokhryakov A.F., Borzdov Y.M. High-pressure crystallization and properties of diamond from magnesium-based catalysts // CrystEngComm 2017. V. 19. P. 4459–4475.
- Sokol A.G., Borzdov Y.M., Palyanov Y.N., Khokh- ryakov A.F. High-temperature calibration of a multi-anvil high pressure apparatus // High Pressure Research. 2015. V. 35 (2). P. 139–147.
- Keppler H. Fluids and trace element transport in subduction zones. Am. Min. 2017. V. 102 (1). P. 5–20.
- Manning C.E., Frezzotti M.L. Subduction-zone fluids // Elements 2020. V. 16 (6). P. 395–400.
- Métrich N., Wallace P.J. Volatile abundances in basaltic magmas and their degassing paths tracked by melt inclusions // Rev. Mineral. Geochem. 2008. V. 69 (1). P. 363–402.
- Kawamoto T., Yoshikawa M., Kumagai Y., Mirabueno M.H.T., Okuno M., Kobayashi T. Mantle wedge infiltrated with saline fluids from dehydration and decarbonation of subducting slab // Proc. Nat. Acad. Sci. 2013. V. 110 (24). P. 9663–9668.
- Kumagai Y., Kawamoto T., Yamamoto J. Evolution of carbon dioxide-bearing saline fluids in the mantle wedge beneath the northeast Japan Arc // Contrib. Mineral. Petrol. 2014. V. 168 (4). P. 1–13.