Коцюба Д.А.   Сокол А.Г.  

Фазовые отношения в природном карбонатсодержащем пелите при р-т параметрах горячей субдукции

Докладчик: Коцюба Д.А.

ФАЗОВЫЕ ОТНОШЕНИЯ В ПРИРОДНОМ КАРБОНАТСОДЕРЖАЩЕМ ПЕЛИТЕ ПРИ Р-Т ПАРАМЕТРАХ ГОРЯЧЕЙ СУБДУКЦИИ Д.А. Коцюба, А.Г. Сокол ИГМ СО РАН, г. Новосибирск sokola@igm.nsc.ru В слэбах морские осадки играют ключевую роль в транспорте на мантийные глубины летучих (прежде всего C, N и H2O) и LILE. При этом в экспериментальных работах по изучению фазовых превращений и фракционированию элементов в морских осадках при субдукционных Р-Т параметрах как правило используются либо синтетические смеси, моделирующие GLOSS [1] либо природные пелиты, не содержащие карбонатов. На сегодня остро стоит необходимость поиска базового для таких работ природного карбонатсодержащего пелита, который бы содержал характерный набор макро- и микроэлементов, в том числе азот. Нами для этих целей был выбран типичный морской осадок – пелит Майкопской свиты, детально охарактеризованный в работе [2]. В пелите содержится 3,7 мас.% карбоната, фоновый пирит, а также 0,7 мас.% керогена. В нем присутствует 5,6 мас.% H2O, 2,0 мас.% CO2, 1835 ppm N, а также характерный спектр LILE, HFSE и RRE. На первом этапе исследований нами изучены фазовые взаимоотношения в пелите при давлении 3,0-7,8 ГПа и температуре 825-1070С, моделирующих условия горячей субдукции. При 3.0 ГПа и 825°C пелит превращается в эклогитоподобную ассоциацию фаз, которая состоит из граната, коэсита, фенгитовго мусковита, омфацитового клинопироксена, кианита, графита и пирротина, а также включает акцессории: монацит, циркон, рутил и Fe-Mg карбонат. Реакции дегидратации, декарбонатизации и термодеструкции керогена обеспечивают характерный набор C-O-H-N-S летучих в системе. Fe-Mg карбонат в пелите стабилен только при 3,0 ГПа и 825-900С. Солидус пелита при 3,0 ГПа находится чуть выше 825С. Согласно масс-балансу при 900С за счет перитектической реакции фенгит + клинопироксен + коэсит + флюид = расплав + гранат образуется 38-49 мас.% расплава, богатого SiO2, Al2O3 и K2O. При P5,5 ГПа образуется от 16 до 24 мас.% закритического флюида, закаливающегося в виде игольчатых кристаллов. С ростом давления составы твердых фаз приобретают характерные черты минералов из UHP эклогитов. Гранаты содержат от 38 до 43% пиропового минала и имеют высокие концентрации примесей Na, Ti и P. В клинопироксенах содержание жадеитового компонента растет с 78 до 92%, а содержание молекулы Эскола достигает 26%. В фенгитовом мусковите с 3.8 до 4.4 ф.е. увеличивается содержание Si+Mg и с 2.1 до 1.6 ф.е. снижается концентрация Al. В целом, наши данные демонстрируют перспективность использования для экспериментальных исследований пелита Майкопской свиты в качестве модели субдуцируемого на мантийные глубины морского осадка. Полученные данные свидетельствуют о том, что в пелите в режимах горячей субдукции карбонат устойчив лишь до Р3,0 ГПа. При этом фенгитовый мусковит оказывается стабилен как в равновесии с расплавом, так и закритическим флюидом. Границы его температурной стабильности в диапазоне 3,0-7,8 ГПа шире на как минимум на 50С, чем предложено в работах [3,4]. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-17-00005). 1. Plank T. The chemical composition of subducting sediments. Elsevier, 2014. 607-629. 2. Sokol, E., Kokh, S., Kozmenko, O,... Kirillov, M. Mineralogy and geochemistry of mud volcanic ejecta: a new look at old issues. Minerals, 2018, 8(8), 344. 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, 228(1-2), 65-84. 4. Hermann J., Spandler C.J. Sediment melts at sub-arc depths: an experimental study. J. Petrol., 2008, 49(4), 717-740.