Новоселов И.Д. Пальянов Ю.Н.
Экспериментальное моделирование взаимодействия гранатов мантийных парагенезисов с водно-углекислым флюидом при PT-параметрах литосферной мантии
Докладчик: Новоселов И.Д.
Водно-углекислый флюид является распространённым метасоматическим агентом в земной мантии, исследование его взаимодействия с глубинными минералами имеет большое значение для мантийной петрологии. Экспериментально изучено взаимодействие CO2-H2O-флюида с пиропом при высоких PT-параметрах [1]. Процессы взаимодействия такого флюида с природными гранатами мантийных парагенезисов остаются неизученными и их моделирование представляется актуальным.
Эксперименты проведены на многопуансонных беспрессовых аппаратах высокого давления типа «разрезная сфера» (БАРС) при давлении 6,3 ГПа в диапазоне температур 950-1550 °С с интервалом 100 °С (t = 5-100 часов). В качестве материала ампул выбрана платина. Так как исследуемые системы являются железосодержащими, использована также внутренняя графитовая капсула для предотвращения диффузии железа в Pt-ампулу. Исходные вещества для экспериментов представлены гранатами из ксенолитов эклогита и гранатового лерцолита трубки Удачная средних составов (Mg2,01Fe0,63Ca0,44Mn0,02)(Al1,87Cr0,03Ti0,02)[SiO4]3 и (Mg2,19Fe0,47Ca0,45)(Al1,49Cr0,38Ti0,04)[SiO4]3, соответственно. В качестве источника водно-углекислого флюида использована щавелевая кислота. Навески исходных веществ подобраны таким образом, чтобы молярное отношение гранат:СO2:H2O составляло 1:1,5:1.
Установлено, что взаимодействие гранатов с водно-углекислым флюидом во всём диапазоне температур приводит к частичной перекристаллизации граната. При температуре 950 °С в перекристаллизованных гранатах снижается содержание пиропового компонента относительно исходных, образуется магнезиальный карбонат, кианит и коэсит. В диапазоне 1050-1550 °С в перекристаллизованном гранате зафиксировано уменьшение доли гроссулярового компонента, новообразованные фазы представлены коэситом, кианитом, магнезиальным карбонатом и силикатно-карбонатным расплавом. В интервале 1250-1550 °С в пере-кристаллизованных гранатах установлено снижение содержания гроссулярового минала, а также образование силикатно-карбонатного расплава, кианита и (для экспериментов с лерцолитовым гранатом) фазы (Al,Cr)2O3. В эксперименте с гранатом эклогитового парагенезиса при 1550 °С зафиксировано полное плавление. Интерпретируя полученные данные относительно природных процессов, следует отметить, что при взаимодействии мантийных гранатсодержащих пород с водно-углекислым флюидом при относительно низких температурах (950 °С и менее) в гранатах будет снижаться содержание магния. При температуре 1050 °С и выше водно-углекислый метасоматоз будет приводить к частичному плавлению гранатов и уменьшению содержания кальция в них. Установленные закономерности можно рассматривать как индикаторные признаки мантийного водно-углекислого метасоматоза.
Кроме того, во всём диапазоне температур установлена частичная перекристаллизация графита и инфильтрация флюида/расплава в стенки графитовых капсул. Таким образом, методика эксперимента, включающая герметичную платиновую ампулу с внутренней графитовой капсулой позволяет избежать потерь вещества и представляется оптимальной для моделирования систем с водно-углекислыми флюидами.
Работа выполнена за счёт гранта Российского научного фонда (проект № 19-17-00075П).
Литература
1. Knoche R., Sweeney R. J., Luth R. W. Carbonation and decarbonation of eclogites: the role of garnet //Contributions to mineralogy and petrology, 4, 1999 p. 332-339
К списку докладов