СОСТАВ ФЛЮИДА ВОССТАНОВЛЕННОЙ МАНТИИ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ И РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗУЧЕНИЯ ФЛЮИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В АЛМАЗАХ
А.Г. Сокол1,2, А.А. Томиленко1, Т.А. Бульбак1, И.А. Сокол1, П.А. Заикин3, Н.В. Соболев1,2
1Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, 630090, Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3, Россия
sokola@igm.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1, Россия
3Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 9, Россия
Ключевые слова: Мантия, флюид, включения в алмазе, углероды, глубинный цикл углерода и азота
Страницы: 810-825
Аннотация
На основе результатов экспериментального моделирования в C-O-H, C-O-H-N и перидотит-C-O-H-N системах, а также исследований флюидных включений в природных алмазах выполнена комплексная оценка компонентного состава флюида, стабильного в условиях восстановленной мантии. Показано, что в верхней мантии углеводороды (УВ) могут быть генерированы как за счет реакции карбонатов с железом или вюститом и водой, так и за счет прямой реакции гидрогенизации разных фаз углерода (графита, алмаза, аморфного углерода) водородсодержащим флюидом. Источником углерода для образования УВ может быть широкий спектр мантийных минералов: алмаз, графит и карбонаты. Преимущественно легкие алканы стабильны при мантийных P-T параметрах как в C-O-H и C-O-H-N системах, так и в системе перидотит-флюид в широком интервале редокс-условий от ультравосстановленных, при фугитивности кислорода ( f O2) ниже буфера IW (Fe-FeO), до умеренно восстановленных, при f O2 на 1-2 лог. ед. выше IW. Некоторые кислородсодержащие УВ стабильны во флюиде даже в равновесии с карбонатсодержащим перидотитом. Значимые концентрации аммиака существуют либо в восстановленных областях субкратонной литосферы, либо в более глубинных частях металлсодержащей мантии. В бедных азотом восстановленных мантийных флюидах важную роль может играть метанимин (CH3N). В работе проанализированы потенциально благоприятные для образования УВ условия в мантии Земли. Результаты исследований включений в алмазах из кимберлитов Якутской провинции, россыпей северо-востока Сибирской платформы и Урала являются важным доказательством того, что разнообразные УВ являются распространенными компонентами восстановленных мантийных флюидов. Флюиды из включений содержат незначительное количество H2O, метана и других легких алканов, но повышенные концентрации кислородсодержащих УВ. При этом отношение H/(H+O) в них достаточно велико и варьирует в пределах от 0.74 до 0.93. В УВ-содержащих флюидах из некоторых алмазов эклогитового парагенезиса фиксируются высокие концентрации CO2. Заметную роль во флюидных включениях в алмазах играет молекулярный азот и азотсодержащие соединения, хлорсодержащие УВ и серосодержащие компоненты. Экспериментальные данные и результаты изучения включений в природных алмазах свидетельствуют о стабильности углеводородов в части верхней мантии, в том числе в среде кристаллизации некоторых мантийных алмазов. Сложный комплекс преимущественно легких алканов мог образоваться в мантии из неорганических веществ. Сделан вывод, что актуальным направлением экспериментальных исследований является установление причин существенных различий в содержании метана, легких алканов, кислородсодержащих УВ и воды в природных алмазообразующих средах и экспериментальных системах. Специальное внимание необходимо уделить исследованию стабильности азот-, сера- и хлорсодержащих компонентов флюида.
DOI: 10.15372/GiG2020103 |
