Partial Melting Features in Mantle Xenoliths of Spinel Lherzolites of Zhokhov Island, De-Long Archipelago, Eastern Arctic

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Zhokhov Island beongs to the De-Long Archipelago located in the Eastern sector of the Russian continental shelf within the Arctic Basin. The Island is a young volcanic center and is composed of lava flowsalkaline olivine-porphyry basalts and subordanate limburgites. The study was aimed at identifying possible regional and geodynamic factors influencing the specifics of the partial melting process and mineral transformations in mantle xenoliths of Zhokhov Island. Five xenoliths selected from samples of alkali basalts on Zhokhov Island were studied using a scanning electron microscope. The data obtained allowed us to conclude that the formation of high-sodium glasses in the mantle xenoliths of Zhokhov Island is associated with the interaction between Spinel Lherzolites and parental for host Olivine Basalts magmatic melt. At the same time, high-potassium glasses inside mantle xenoliths were formed in situ during the melting of a primary potassium-containing pgase which may have been Phlogopite. The formation of two distinct contrasting in composition zones of recrystallization in contact between mantle xenoliths and host basalt is due to the evolution of composition of the alkaline silicate melt carried xenoliths. Signs of activation of young intraplate magmatism facilitating the transport of fragments of metasomatized shallow mantle are established in a large area of the Arctic Basin.

全文:

受限制的访问

作者简介

S. Silantyev

Vernadsky Institute of RAS

编辑信件的主要联系方式.
Email: silantyev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow

D. Badyukov

Vernadsky Institute of RAS

Email: silantyev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow

A. Akhmetshin

Vernadsky Institute of RAS

Email: silantyev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow

E. Krasnova

Vernadsky Institute of RAS; Moscow Lomonosov State University

Email: silantyev@geokhi.ru

Geosciences Department

俄罗斯联邦, Moscow; Moscow

参考

  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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Location of the islands of the De Long Archipelago and Zhokhov Island in the eastern segment of the continental shelf of the Arctic Basin. In the inset, the routes during which the studied samples were collected are indicated by numbers and dotted lines. In the areas of routes 1, 2, 4–6, lava flows of alkaline olivine basalts are exposed; route 3 passed on the top of a hill composed of explosive rocks represented by limburgites. The red unfilled rectangle indicates the area of ​​collection of the studied mantle xenoliths.

下载 (829KB)
索引源数据
3. Fig. 2. (a) – sample DLA-1; (b) – sample DLA-3 with signs of pyroxene recrystallization; (c) – sample DLA-4, (d) – sample DLZ-1, contact zone of xenolith with host basalt with formation of secondary clinopyroxene; (d) – sample DLZ-2, contact zone of xenolith with host basalt with formation of secondary olivine. All images are in polarized light, nicols are crossed. Spl – spinel, Ol – olivine, Cpx – clinopyroxene, Opx – orthopyroxene

下载 (944KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Recrystallization of pyroxene in sample DLA-3 with the formation of a spongy structure in the rim, framing the primary clinopyroxene and composed of secondary pyroxene.

下载 (703KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Variations in the contents of Al₂O₃ and Cr₂O₃ (a) and Na₂O (b) in clinopyroxene from the studied spinel lherzolites during their recrystallization.

下载 (280KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Variations in the contents of MgO and CaO (a) and NiO (b) in olivine from the studied xenoliths during their recrystallization.

下载 (265KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Recrystallization of spinel in a mantle xenolith, sample DLZ-2. Spl₁ – primary spinel, Spl₂ – secondary spinel, Ol – olivine, Gl – glass.

下载 (677KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Variations in chromium and magnesium content (a); TiO₂ content (b) in spinel from the studied xenoliths.

下载 (322KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Recrystallization of orthopyroxene in the contact zone of a mantle xenolith with host olivine basalt, sample DLA-4.

下载 (856KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Variations in the content of (Na₂O + K₂O) and SiO₂ in glasses from the studied spinel lherzolites.

下载 (549KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Variations in the contents of Na₂O and K₂O (a); Al₂O₃ and SiO₂ (b) in glasses from the studied spinel lherzolites. The composition of nepheline and leucite is given in Table 2. Lct – leucite, Nph – nepheline.

下载 (400KB)
索引源数据
12. Fig. 11. Variations in the contents of Na₂O, K₂O and Al₂O₃ (a) and Na2O, K₂O and SiO₂ (b) in the studied glasses. The composition of phlogopite from mantle spinel lherzolites is given according to (Yaxley, Kamenetsky, 1999). The compositions of nepheline and leucite are given in Table 2.

下载 (540KB)
索引源数据
13. Fig. 13. Contact of xenolith with basalt, sample DLA-4. Orx – xenolith orthopyroxene; 1 – inner zone; 2 – outer zone; 3 – host basalt. Backscattered electron image.

下载 (945KB)
索引源数据
14. Rice. 14. Basalt, sample. DLA-4.Ol – olivine, Cрx – clinopyroxene, Pl – oligoclase, Lct – leucite, Nph – nepheline. Backscattered electron image.

下载 (832KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 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».