VOLATILE СONTENTS DURING THE FORMATION OF OLIVINITE AND OLIVINE-MONTICELLITE ROCKS OF THE KRESTOVSKAYA ALKALINE–ULTRABASIC CARBONATITE INTRUSION, POLAR SIBERIA: PYROLYSIS-FREE GAS CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROMETRY DATA
- Authors: Panina L.I.1, Rokosova E.Y.1, Isakova A.T.1,2, Tomilenko A.A.1, Bul'bak T.A.1
-
Affiliations:
- Sobolev Institute of Geology and Mineralogy Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia
- Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia
- Issue: Vol 33, No 3 (2025)
- Pages: 61-74
- Section: Articles
- URL: https://journal-vniispk.ru/0869-5903/article/view/304640
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869590325030037
- EDN: https://elibrary.ru/ttmxpk
- ID: 304640
Cite item
Abstract
The parental larnite-normative alkaline ultramafic melt consistently forming olivinite and olivine-monticellite rocks of the Krestovskaya alkaline-ultrabasic carbonatite intrusion is enriched with hydrocarbons (HC) and their derivatives, nitrogenated, chlorinated, fluorinated, sulfonated compounds, as well as H2O and CO2 according to pyrolysis-free gas chromatography-mass spectrometry data (GC-MS). The aliphatic, cyclic, oxygenated compounds, and very few heterocyclic compounds are determined among the hydrocarbons. During the crystallization of olivine in olivinites, fluids are enriched in hydrocarbons (59.30 rel. %), excluding nitrogenated, chlorinated, and sulfonated derivatives and including predominant amount of oxygenated compounds (52.17 rel. %) and subordinate amount of aliphatic and cyclic compounds (6.70 rel. %). During the crystallization of perovskite in olivine-monticellite rocks, the amount of oxygenated hydrocarbons slightly decreases (34.77 rel. %) and aliphatic and cyclic compounds increases up to 10.55 rel. %. The crystallization of monticellite is accompanied by the predominance of aliphatic and cyclic hydrocarbons (59.67 rel.%) and subordinate amounts of oxygenated hydrocarbons (29.35 rel. %). The fact that the calculated H/(O + H) ratio is 0.78 and 0.77 for fluids in olivine and perovskite, respectively indicates the reducing conditions of crystallization of these minerals. On the stage of olivine crystallization of olivinite, the fluids also contain 4.1 rel. % of nitrogenated, 4.58 rel. % of sulfonated, 0.19 rel. % chlorinated, 0.12 rel. % fluorinated hydrocarbons, 0.49 rel. % CO2, and 31.17 rel. % H2O. The crystallization of perovskite in olivine-monticellite rocks is accompanied by further accumulation of nitrogenated compounds up to 8.95 rel. %, sulfonated (9.53 rel. %) and chlorinated (11.33 rel. %) hydrocarbons, and 16.48 rel. % CO2. In this stage the content of H2O in the fluids decreases to 7.66 rel. % due to its binding to cations and Al-Si-radicals of the melt into hydroxyl-bearing compounds. At the final stage of crystallization of perovskite and initial monticellite, when fluids are saturated by critical amounts of chlorinated, nitrogenated and sulfonated compounds and CO2, they become to dissolve in the melt and react with it: most of the considered fluids, together with Ca and alkalis of the melt, form carbonate-salt compounds and the melt became silicate-salt composition. According to GC-MS analysis data, residual fluid phase of monticellite-hosted inclusions are characterized by only 2.29 rel. % nitrogenated and 1.11 rel. % sulfonated, 0.32 rel. % chlorinated, and 0.35 rel. % fluorinated hydrocarbons, 0.04 rel. % CO2 and 6.15 rel. % H2O with an increase in hydrocarbons up to 89.63 rel. %. During the crystallization of monticellite, silicate-salt immiscibility occurred, followed by spatial separation of the silicate and salt fractions.
About the authors
L. I. Panina
Sobolev Institute of Geology and Mineralogy Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia
Email: panina@igm.nsc.ru
Novosibirsk, Russia
E. Yu. Rokosova
Sobolev Institute of Geology and Mineralogy Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia
Email: rokosovae@igm.nsc.ru
Novosibirsk, Russia
A. T. Isakova
Sobolev Institute of Geology and Mineralogy Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia; Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia
Email: atnikolaeva@igm.nsc.ru
Novosibirsk, Russia; Novosibirsk, Russia
A. A. Tomilenko
Sobolev Institute of Geology and Mineralogy Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia
Email: bazily.koz@gmail.com
Novosibirsk, Russia
T. A. Bul'bak
Sobolev Institute of Geology and Mineralogy Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia
Author for correspondence.
Email: panina@igm.nsc.ru
Novosibirsk, Russia
References
- Базарова Т.Ю. Термодинамические условия формирования некоторых нефелинсодержащих пород. Новосибирск: Наука, 1969. 112 с.
- Базарова Т.Ю., Шугурова H.A. Летучие компоненты при кристаллизации некоторых щелочных эффузивных и гипабиссальных пород // Докл. АН СССР. 1968. Т. 178. № 6. С. 1399–1401.
- Бульбак Т.А., Томиленко А.А., Гибшер Н.А. и др. Углеводороды во флюидных включениях из самородного золота, пирита и кварца месторождения Советское (Енисейский кряж, Россия) по данным беспиролизной газовой хромато-масс-спектрометрии // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 11. С. 1535–1560.
- Егоров Л.С. Ийолит-карбонатитовый магматизм (на примере Маймеча-Котуйского комплекса Полярной Сибири). Л.: Недра, 1991. 260 с.
- Икорский C.B. О закономерностях распределения и времени накопления углеводородных газов в породах Хибинского щелочного массива // Геохимия. 1977. № 11. С. 1625–1634.
- Когарко Л.Н., Костольяни Ч., Рябчиков И.Д. Геохимия восстановительного флюида щелочных магм // Геохимия. 1986. № 12. С. 1688–1695.
- Кривдик С.Г., Нивин В.А., Кульчицкая А.А. и др. Углеводороды и другие летучие компоненты в щелочных породах Украинского щита и Кольского полуострова // Геохимия. 2007. № 3. С. 307–332.
- Наумов В.Б., Дорофеева В.А., Миронова О.Ф. Основные физико-химические параметры природных минералообразующих флюидов // Геохимия. 2009. № 8. С. 825–851.
- Низаметдинов И.Р., Кузьмин Д.В., Смирнов С.З. и др. Углеводороды в составе магматогенного флюида во вкрапленниках продуктов извержений влк. Меньший Брат (о. Итуруп) по данным беспиролизной ГХ-МС расплавных и флюидных включений // Геология и геофизика. 2022. Т. 63. № 8. С. 1075–1087.
- Нивин В.А. Молекулярно-массовое распределение насыщенных углеводородов в газах Ловозерского нефелин-сиенитового массива // Докл. АН. 2009. Т. 429. № 6. С. 799–801.
- Нивин В.А. Вариации состава и происхождение углеводородных газов из включений в минералах Хибинского и Ловозерского щелочных массивов (Кольский полуостров, Россия) // ЗРМО. 2011. Т. 140. № 2. С. 26–37.
- Нивин В.А., Коноплева Н.Г., Трелоар П., Икор- ский С.В. Формы нахождения, взаимосвязь и проблемы происхождения углеродистых соединений в породах Хибинского щелочного массива // Плюмы и проблема глубинных источников щелочного магматизма. Тр. III Международного семинара. 2003. С. 126–142.
- Панина Л.И., Исакова А.Т., Сазонов А.М. Оливиниты Крестовской интрузии – продукты кристаллизации ларнит-нормативной щелочно-ультрамафитовой магмы: данные изучения расплавных включений // Петрология. 2018. Т. 26. № 2. С. 163–177.
- Панина Л.И., Исакова А.Т., Рокосова Е.Ю. Генезис монтичеллитовых пород Крестовской интрузии Маймеча-Котуйской щелочно-ультраосновной провинции Восточной Сибири: по данным изучения расплавных включений // Петрология. 2023. Т. 31. № 1. С. 81–100. https://doi.org/10.31857/S0869590323010077
- Рябчиков И.Д., Когарко Л.Н., Соловова И.П. Физико-химические условия магмообразования в основании Сибирского плюма по данным исследования расплавных микровключений в меймечитах и щелочных пикритах Маймеча-Котуйской провинции // Петрология. 2009. № 3. С. 311–323.
- Сазонов А.М., Звягина Е.А., Леонтьев С.И. и др. Платиноносные щелочно-ультраосновные интрузии Полярной Сибири. Томск: Изд-во ИНТИ, 2001. 510 с.
- Сук Н.И. Экспериментальное исследование несмесимости силикатно-карбонатных систем // Петрология. 2001. Т. 9. № 5. С. 547–558.
- Томиленко А.А., Ковязин С.В., Похиленко Л.Н., Соболев Н.В. Первичные углеводородные включения в гранате алмазоносного эклогита из кимберлитовой трубки Удачная, Якутия // Докл. АН. 2009. Т. 426. № 4. С. 533–536.
- Томиленко А.А., Кузьмин Д.В., Бульбак Т.А. и др. Состав первичных флюидных и расплавных включений в регенерированных оливинах из гипабиссальных кимберлитов трубки Малокуонапская, Якутия // Докл. АН. 2015. Т. 465. № 2. С. 213.
- Томиленко А.А., Бульбак Т.А., Хоменко М.О. и др. Состав летучих компонентов в оливинах из разновозрастных кимберлитов Якутии (по данным газовой хромато-масс-спектрометрии) // Докл. АН. 2016. Т. 468. № 6. С. 684–689. https://doi.org/10.7868/S0869565216180237
- Томиленко А.А., Бульбак Т.А., Логвинова А.М. и др. Особенности состава летучих компонентов в алмазах из россыпей северо-востока Сибирской платформы (по данным газовой хромато-масс-спектрометрии) // Докл. АН. 2018. Т. 481. № 3. С. 310–314.
- Chalot-Prat F., Arnold M. Immiscibility between calciocarbonatites and silicate melts and related wall rock reactions in the upper mantle: A natural case study from Romanian mantle xenoliths // Lithos. 1999. V. 46. P. 627–659.
- Hamilton D.L., Kjarsgaard B.A. The immiscibility of silicate and carbonate melts, South African // J. Geol. 1993. V. 96. P. 139–142.
- Konnerup-Madsen J., Larsen E., Rose-Hansen J. Hydrocarbon-rich fluid inclusions in minerals from the alkaline Ilímaussaq intrusion, South Greenland // Bulletin de Minéralogie. 1979. V. 102. P. 642–653. https://doi.org/10.3406/bulmi.1979.7313
- Sobolev N.V., Tomilenko A.A., Bul’bak T.A., Logvinova A.M. Composition of hydrocarbons in diamonds, garnet, and olivine from diamondiferous peridotites from the Udachnaya Pipe in Yakutia, Russia // Engineering. 2019. V. 5. P. 471–478.
- Sonin V.M., Tomilenko A.A., Zhimulev E.I. et al. The composition of the fluid phase in inclusions in synthetic HPHT diamonds grown in system Fe–Ni–Ti–C // Sci. Rep. 2022. V. 12. 1246. https://doi.org/10.1038/s41598-022-05153-7
- Tomilenko A.A., Chepurov A.I., Sonin V.M. et al. The synthesis of methane and heavier hydrocarbons in the system graphite-ironserpentine at 2 and 4 GPa and 1200°C // High Temperatures – High Pressures. 2015. V. 44. P. 451–465.
- Tomilenko A.A., Bul’bak T.A., Timina T.Y. et al. Composition of volatiles of sulfide deposits and carbonate structures in submarine hydrothermal fields of the Mid-Atlantic Ridge // Marine Geol. 2022. V. 444. 106713. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2021.106713
- Tomilenko A.A., Sonin V.M., Bul’bak T.A. et al. Impact of Solid Hydrocarbon on the Composition of Fluid Phase at the Subduction (Experimental Simulation) // Minerals. 2023. V. 13. 618. https://doi.org/10.3390/min13050618
Supplementary files
