Главная – Журналы – Геология и геофизика 2023 номер 8

Погружение морских карбонатов в зонах субдукции сопровождается многочисленными преобразованиями и взаимодействиями, включая взаимодействие с восстановленными породами мантии. На глубинах 250-300 км карбонаты попадают в области мантии, в которых возможно присутствие металлического железа. Взаимодействие карбонатов с металлами является одним из механизмов высвобождения элементарного углерода и образования алмаза. Эти процессы также сопровождаются изотопным фракционированием углерода и могут формировать значительные изотопные неоднородности мантийного углерода. В настоящей работе изучено распределение изотопов углерода между углеродными и углеродсодержащими фазами, полученными в экспериментах по взаимодействию FeNi сплава с (Mg,Cа)CO₃, моделирующему мантийно-коровые редокс-реакции в диапазоне температур 800-1550 °С и давлении 6.3 ГПа. Установлено, что при температурах 800-1000 °С восстановленный на контакте с металлом карбонатный углерод растворяется в FeNi сплаве, обедняясь при этом тяжелым изотопом на 17-20 ‰. При температурах более 1330 °С разделение изотопов углерода между карбонатным и металл-углеродным расплавами сокращается до 8.5 ‰, хорошо согласуясь с линией термодинамического изотопного равновесия кальцит-когенит. При температурах более 1400 °С из металл-углеродного и карбонатного расплавов кристаллизуется алмаз, что приводит к изотопному исчерпанию металл-углеродного расплава. При этом наблюдаемое изотопное фракционирование углерода между карбонатным и металл-углеродным расплавами увеличивается, уходя от линии равновесия CaCO₃-Fe₃C. Окислительно-восстановительное взаимодействие карбонатов с металлами представляется одним из вероятных механизмов формирования изотопно-легкого углерода мантии за счет карбонатного вещества морских осадков, субдуцирующих в мантию. Данный механизм также позволяет формировать аномальные изотопно-тяжелые карбонаты, встреченные в кимберлитах Сибирской платформы.