ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПЛАВЛЕНИЯ МАНТИИ ЗЕМЛИ В ПРИСУТСТВИИ С-О-Н ФЛЮИДА ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ
К.Д. Литасов1,2
1Институт геологии и минералогии СО РАН им. В.С. Соболева, 630090, Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3, Россия
2Department of Earth and Planetary Materials Science, Graduate School of Science, Tohoku University, 6-3 Aramaki, Aza-Aoba, Aoba-ku, Sendai 980-8578, Japan
Ключевые слова: Мантия Земли, плавление, С-О-Н флюид, окислительно-восстановительные условия, перидотит, эклогит, субдукция.
Страницы: 613-635
Подраздел: ПЕТРОЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ
Аннотация
Проведен анализ экспериментальных данных по фазовым превращениям и плавлению в перидотитовых и эклогитовых системах в присутствии С-О-Н флюида при давлениях от 6 до 30 ГПа. Особое внимание уделено анализу влияния окислительно-восстановительных условий на данные процессы. Установлено, что в присутствии H2O плавление контролируется ее общей концентрацией в системе и в значительной степени зависит от ее растворимости в структурах породообразующих номинально безводных минералов. Частичное плавление происходит в условиях, когда общее содержание Н2О в системе превышает "уровень насыщения" Н2О в породе при данных физико-химических условиях. Плавление в системах с СО2 определяется стабильностью карбонатов и контролируется химическим составом системы, главным образом количеством Na2O и K2O, и в меньшей степени зависит от количества самого СО2. Изучение перидотитовых и эклогитовых систем в присутствии Н2О, СО2, Н2О + СО2 и восстановленного С-О-Н флюида показывает, что большинство кривых солидусов выполаживается при давлениях выше 6-8 ГПа, пересекаясь с PT -профилями зон субдукции и средней мантии. Наряду с температурой при постоянном давлении плавление мантийного вещества в присутствии С-О-Н флюида контролируется окислительно-восстановительными условиями. Окисление системы вызывает "редокс"-плавление. Подчеркивается роль границы стабильности Fe-Ni сплава (которая, возможно, совпадает с границей литосферы и астеносферы под кратонами 200-250 км), а также границы 410 км в качестве важнейших при редокс-плавлении и плавлении, вызванном декарбонатизацией и дегидратацией. В модели "большого" мантийного клина для стагнирующих слэбов аргументирована ведущая роль субдуцируемых карбонатов. Эклогитовые системы с летучими компонентами плавятся при более низкой температуре по сравнению с перидотитовыми системами (разница составляет до 100-200 °С). Это позволяет сделать вывод о глобальной роли эклогитов при плавлении мантии, что согласуется с современными геохимическими моделями.
|
