Признаки частичного плавления в мантийных ксенолитах шпинелевых лерцолитов о-ва Жохова, архипелаг Де-Лонга, Восточная Арктика

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Остров Жохова относится к архипелагу Де-Лонга, расположенному в восточном секторе континентального шельфа России в пределах Арктического бассейна. Остров представляет собой молодой вулканический центр и сложен лавовыми покровами щелочных оливин-порфировых базальтов и подчиненных лимбургитов. Проведенное исследование было направлено на выявление возможных региональных и геодинамических факторов, влияющих на специфику процесса частичного плавления и минеральные превращения в мантийных ксенолитах о-ва Жохова. Пять ксенолитов, отобранных из образцов щелочных базальтов о-ва Жохова, были изучены с помощью сканирующего электронного микроскопа. Полученные данные позволили прийти к выводу, что образование в мантийных ксенолитах о-ва Жохова высоконатровых стекол связано с реакционным взаимодействием шпинелевых лерцолитов с магматическим расплавом, родительским для вмещающих оливиновых базальтов. В то же время высококалиевые стекла, присутствующие внутри мантийных ксенолитов, были образованы in situ при плавлении первичной калийсодержащей фазы, которой, возможно, являлся флогопит. Образование в зонах контактовой перекристаллизации мантийных ксенолитов, контрастных по содержанию щелочей стекол, обусловлено эволюцией состава, ответственного за эту перекристаллизацию щелочного силикатного расплава, на ранних этапах захвата ксенолитов, характеризующегося натровой спецификой, сменяющейся позже на калиевую. На значительной площади Арктического бассейна в пределах крупной магматической провинции HALIP устанавливаются признаки активизации молодого внутриплитного магматизма, способствующего транспорту к поверхности вещества метасоматизированной малоглубинной мантии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. А. Силантьев

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: silantyev@geokhi.ru
Россия, Москва

Д. Д. Бадюков

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: silantyev@geokhi.ru
Россия, Москва

А. Г. Ахметшин

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: silantyev@geokhi.ru
Россия, Москва

Е. А. Краснова

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: silantyev@geokhi.ru

геологический факультет

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Ашихмин Д.С., Скублов С.Г. Неоднородность состава ксенолитов мантийных перидотитов из щелочных базальтов вулкана Сверре, архипелаг Шпицберген // Зап. Горного ин-та. 2019. Т. 239. С. 483–491.
  2. Ашихмин Д.С., Скублов С.Г., Мельник А.Е. и др. Геохимия породообразующих минералов в мантийных ксенолитах из базальтов вулкана Сверре, архипелаг Шпицберген // Геохимия. 2018. № 8. С. 820–828.
  3. Богдановский О.Г., Силантьев С.А., Карпенко С.Ф. и др. Древние мантийные ксенолиты в молодых вулканических породах острова Жохова, архипелаг Де-Лонга // Докл. АН СССР. 1993. Т. 330. № 6. С. 750–753.
  4. Лаврентьев Ю.Г., Карманов Н.С., Усова Л.В. Электронно-зондовое определение состава минералов: микроанализатор или сканирующий электронный микроскоп? // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 8. С. 1473—1482.
  5. Никитина Л.П., Марин Ю.Б., Сироткин А.Н. и др. Петрография и минералогия мантийных ксенолитов в кайнозойских щелочных базальтах о. Жохова (арх. Новосибирские острова) как отражение этапов эволюции мантии // Минералого-геохимические исследования для решения проблем петро- и рудогенеза, выявления новых видов минерального сырья и их рационального использования и Федоровская сессия. Материалы конференции. Годичное собрание РМО. Санкт-Петербург, 10–12 октября. 2023. С. 48–50.
  6. Савостин Л.А., Силантьев С.А., Богдановский О.Г. Новые данные о вулканизме о-ва Жохова, архипелаг Де-Лонга, Арктический бассейн // Докл. АН СССР. 1988. Т. 302. № 6. С. 1443–1447.
  7. Силантьев С.А., Богдановский О.Г., Савостин Л.А., Кононкова Н.Н., Магматизм архипелага Де-Лонга (Восточная Арктика): петрология и петрохимия эффузивных пород и ассоциирующих с ними ксенолитов (острова Жохова и Вилькицкого) // Геохимия. 1991. № 2. С. 267–277.
  8. Akinin V.V., Gottlieb E.S., Miller E.I. et al. Age and composition of basement beneath the De-Long archipelago, Arctic Russia, based on zircon U-Pb geochronology and O-Hf isotopic systematics from crustal xenoliths in basalts of Zhokhov Island // Arktos. 2015. V. 1. № 9. doi: 10.1007/s41063- 015-0016-6
  9. Aliani P., Ntaflos T., Bjerg E. Origin of melt pockets in mantle xenoliths from southern Patagonia, Argentina // J. South Amer. Earth Sci. 2009. V. 28. P. 419–428.
  10. Arai S., Abe N. Reaction of orthopyroxene in peridotite xenoliths with alkali-basalt melt and its implication for genesis of alpine-type chromitite // Amer. Mineral. 1995. V. 80. P. 1041–1047.
  11. Auer A., Brenna M., Scott J.M. Influence of host magma alkalinity on trachytic melts formed during incongruent orthopyroxene dissolution in mantle xenoliths // New Zealand J. Geol. Geophys. 2020. V. 63. № 4. P. 547–561.
  12. Coltorti M., Beccaluva L., Bonadiman C. et al. Glasses in mantle xenoliths as geochemical indicators of metasomatic agents // Earth Planet. Scie. Lett. 2000. V. 183. P. 303–320.
  13. Comin-Chiaramonti P., Lucassen F., Girardi V.A.A. et al. Lavas and their mantle xenoliths from intracratonic Eastern Paraguay (South America Platform) and Andean Domain, NW-Argentina: a comparative review // Mineral. Petrol. 2009. doi: 10.1007/s00710-009-0061-6
  14. Cox K.G., Bell J.D., Pankhurst R.J. The Interpretation of igneous rocks. London: G. Allen & Unwin, 1979. 450 p. http://dx.doi.org/10.1007/978-94-017-3373-1
  15. Dick H.J.B., Lin J., Shouten H. An ultraslow-spreading class of ocean ridge // Nature. 2003. V. 426. P. 405–412.
  16. Gaina C., Medvedev S., Torsvik T.H. et al. 4D Arctic: A glimpse into the structure and evolution of the arctic in the light of new geophysical maps, plate tectonics and tomographic models // Surv. Geophys. 2014. V. 35. P. 1095–1122. doi: 10.1007/s10712-013-9254-y
  17. Ionov D.A. Trace element composition of mantlederived carbonates and coexisting phases in peridotite xenoliths from alkali basalts // J. Petrol. 1998. V. 39. № 11–12. P. 1931–1941.
  18. Ionov D.A., Mukasa S.B., Bodinier J.-L. Sr-Nd-Pb isotopic compositions of peridotite xenoliths from Spitsbergen: numerical modelling indicates Sr-Nd decoupling in the mantle by melt percolation metasomatism // J. Petrol. 2002. V. 43. № 12. P. 2261–2278.
  19. Ionov D.A., Prikhodko V.S., Bodinier J.-L. et al. Lithospheric mantle beneath the south-eastern Siberian craton: petrology of peridotite xenoliths in basalts from the Tokinsky Stanovik // Contrib. Mineral. Petrol. 2005. V. 149. P. 647–665.
  20. Kovacs I., Hidas K., Hermann J. et al. Fluid induced melting in mantle xenoliths and some implications for the continental lithospheric mantle from the Minusinsk Region (Khakasia, southern Siberia) // Geol. Carpathica. 2007. V. 58. № 3. P. 211–228.
  21. Leeman W.P., Ertan I.E. Diverse invasive melts in Cascadia mantle xenoliths: No subduction connection // Goldschmidt Conference. Toulouse. 1998. P. 875–876.
  22. Litasov K.D., Simonov V.A., Kovyazin S.V. et al. Interaction between mantle xenoliths and deep-seated melts: Results of etudy of melt inclusions amd interstitial glasses in peridotites from basanites of the Vitim Volcanic field // Russ. Geol. Geophys. 2003. V. 44. № 5. P. 417–431.
  23. Lustrino M., Melluso L., Morra V. Origin of glass and its relationships with phlogopite in mantle xenoliths from central Sardinia (Italy) // Per. Mineral. 1999. V. 68. № 1. P. 13–42.
  24. Miller C., Zanetti A., Thöni M. et al. Mafic and silica-rich glasses in mantle xenoliths from Wau-en-Namus, Libya: Textural and geochemical evidence for peridotite–melt reactions // Lithos. 2012. V. 128–131. P. 11–26.
  25. Pedersen R.B., Rapp H.T., Thorseth I.H. et al. Discovery of a black smocker vent and vent fauna at the Arctic Mid-Ocean Ridge // Nature Communications. 2010. 1:126. doi: 10.1038/ncomms1124. www.nature.com/natur-ecommunications
  26. Silantyev S. Neogene withinplate magmatism of De-Long Islands: Footprint of young mantle plume of the Eastern Arctic Basin // 7-th International Science Conference. Large Igneous Province. Tomsk, Russia. abstract Vol. 2019. P. 128–129.
  27. Silantyev S.A., Bogdanovskii O.G., Fedorov P.I. et al. Intraplate magmatism of the De-Long Islands: A response to the propagation of the ultraslow-spreading Gakkel Ridge into the passive continental margin in the Laptev Sea // Russ. J. Erath Sci. 2004. V. 6. № 3. P. 1–31.
  28. Shaw C.S. Dissolution of orthopyroxene in basanitic magma between 0.4 and 2 GPa: further implications for the origin of Si-rich alkaline glass inclusions in mantle xenoliths // Contrib. Mineral. Petrol. 1999. V. 135. № 2–3. P. 114–132.
  29. Skjelkvale B.-L., Amundsen H.E.F., O’Reilly S.Y. et al. A primitive alkali basaltic stratovolcano and associated eruptive centers, Northwestern Spitsbergen: Volcanology and tectonic significance // J. Volcanology and Gepthermal Res. 1989. V. 37. P. 1–19.
  30. Su B.-X., Zhang H.-F., Sakyi P.A. et al. The origin of spongy texture in minerals of mantle xenoliths from the Western Qinling, central China // Contrib. Mineral. Petrol. 2011. V. 161. P. 465–482.
  31. Treiman A.H. Eruption age of the Sverrefjellet volcano, Spitsbergen Island, Norway // Polar Res. 2012. V. 31. doi: 10.3402/polar.v31i0.17320
  32. Wang Y., Baofu Han, Griffin W.L. et al. Post-entrainment mineral-magma interaction in mantle xenoliths from Inner Mongolia, Western North China Craton // J. Earth Sci. 2012. V. 23. № 1. P. 54–76.
  33. Wulff-Pedersen E., Neumann E.R., Vannucci R. et al. Silicic melts produced by reaction between peridotite and infiltrating basaltic melts: ion probe data on glasses and minerals in veined xenoliths from La Palma, Canary Islands // Contrib. Mineral. Petrol. 1999. V. 137. № 1–2. P. 59—82.
  34. Yaxley G.M., Kamenetsky V. In situ origin for glass in mantle xenoliths from southeastern Australia: insights from trace element compositions of glasses and metasomatic phases // Earth Planet. Sci. Lett. 1999. V. 172. P. 97–109.
  35. Yudalevich Z., Vapnik Y. Xenocrysts and megacrysts of alkaline olivine-basalt-basanite-nephelinite association Makhtesh Ramon (Israel): Interaction with carrier magmas and crystallographic transformations // Lithosphere (Russia). 2018. V. 18 (5A). P. 57–77.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение островов архипелага Де-Лонга и о-ва Жохова в восточном сегменте континентального шельфа Арктического бассейна. На врезке – цифрами и пунктирными линиями обозначены маршруты, при проведении которых были отобраны изученные образцы. В районах маршрутов 1, 2, 4–6 обнажаются лавовые потоки щелочных оливиновых базальтов; маршрут 3 проходил на вершине сопки, сложенной эксплозивными породами, представленными лимбургитами. Красным незалитым прямоугольником обозначен район отбора изученных мантийных ксенолитов.

Скачать (829KB)
Метаданные
3. Рис. 2. (а) – обр. DLA-1; (б) – обр. DLA-3 с признаками перекристаллизации пироксена; (в) – обр. DLA-4, (г) – обр. DLZ-1, зона контакта ксенолита с вмещающим базальтом с образованием вторичного клинопироксена; (д) – обр. DLZ-2, зона контакта ксенолита с вмещающим базальтом с образованием вторичного оливина. Все изображения в поляризованном свете, николи скрещены. Spl – шпинель, Ol – оливин, Cpx – клинопироксен, Opx – ортопироксен

Скачать (944KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Перекристаллизация пироксена в обр. DLA-3 с образованием губчатой структуры в кайме, обрамляющей первичный клинопироксен и сложенной вторичным пироксеном.

Скачать (703KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Вариации содержаний Al₂O₃ и Cr₂O₃ (а) и Na₂O (б) в клинопироксене из изученных шпинелевых лерцолитов при их перекристаллизации.

Скачать (280KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Вариации содержаний MgO и CaO (а) и NiO (б) в оливине из изученных ксенолитов при их перекристаллизации.

Скачать (265KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Перекристаллизация шпинели в мантийном ксенолите, обр. DLZ-2. Spl₁ – первичная шпинель, Spl₂ – вторичная шпинель, Ol – оливин, Gl – стекло.

Скачать (677KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Вариации хромистости и магнезиальности (а); содержание TiO₂ (б) в шпинели из изученных ксенолитов.

Скачать (322KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Перекристаллизация ортопироксена в зоне контакта мантийного ксенолита с вмещающим оливиновым базальтом, обр. DLA-4.

Скачать (856KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Вариации содержания (Na₂O + K₂O) и SiO₂ в стеклах из изученных шпинелевых лерцолитов.

Скачать (549KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Вариации содержаний Na₂O и K₂O (а); Al₂O₃ и SiO₂ (б) в стеклах из изученных шпинелевых лерцолитов. Состав нефелина и лейцита приведен в табл. 2. Lct – лейцит, Nph – нефелин.

Скачать (400KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Вариации содержаний Na₂O, K₂O и Al₂O₃ (а) и Na2O, K₂O и SiO₂ (б) в изученных стеклах. Состав флогопита из мантийных шпинелевых лерцолитов приведен по (Yaxley, Kamenetsky, 1999). Составы нефелина и лейцита приведены в табл. 2.

Скачать (540KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Положение в мантийных ксенолитах о-ва Жохова высококалиевых (амебовидные выделения в клинопироксене) и высоконатровых (обособления в интерстициях и жилах) стекол, обр. DLA-4.

Скачать (666KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Контакт ксенолита с базальтом, обр. DLA-4. Орх – ортопироксен ксенолита; 1 – внутренняя зона; 2 – внешняя зона; 3 – вмещающий базальт. Изображение в обратнорассеянных электронах.

Скачать (945KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Базальт, обр. DLA-4. Ol – оливин, Cрx – клинопироксен, Pl – олигоклаз, Lct – лейцит, Nph – нефелин. Изображение в обратнорассеянных электронах.

Скачать (832KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».