STABILITY OF CARBONATES DURING SUBDUCTION: INFLUENCE OF THE DEHYDRATION REGIME OF CHLORINE-BEARING METAPELITE

A. G. Sokol; Сокол А. Г.; A. N. Kruk; Крук А. Н.; O. A. Koz’menko; Козьменко О. А.; Yu. N. Palyanov; Пальянов Ю. Н.

doi:10.31857/S2686739722602381

Стабильность карбонатов при субдукции: влияние режима дефлюидизации хлорсодержащего пелита

Авторы: Сокол А.Г.¹, Крук А.Н.¹, Козьменко О.А.¹, Пальянов Ю.Н.¹
Учреждения:
1. Институт геологии и минералогии Сибирского отделения Российской академии наук
Выпуск: Том 509, № 1 (2023)
Страницы: 50-55
Раздел: МИНЕРАЛОГИЯ
Статья получена: 14.10.2023
Статья опубликована: 01.03.2023
URL: https://journal-vniispk.ru/2686-7397/article/view/135744
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739722602381
EDN: https://elibrary.ru/THTDZE
ID: 135744

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

При давлении 3.0, 5.5 и 7.8 ГПа и температуре 750–1030°С хлор- и карбонатсодержащий пелит претерпевает серию реакционных превращений, которые обеспечивают его трансформацию в эклогитоподобную ассоциацию твердых фаз и образование хлорсодержащего преимущественно водно-углекислого флюида. С ростом РТ-параметров экспериментов в соответствии со средней и горячей субдукционными геотермами эклогитоподобная ассоциация фаз остается стабильной, но карбонат полностью растворяется во флюидной фазе уже при Р ≥ 5.5 ГПа. При этом содержание CO₂ в закаленном флюиде достигает 20–30 мас. %. Однако предварительная дефлюидизация пелита при 3.0 ГПа и 750°С с выносом из него всего хлора, приводит к тому, что карбонат оказывается стабилен в равновесии со следующими, не содержащими хлора порциями флюида как при 5.5 ГПа, так и при 7.8 ГПа. Сопоставление имеющихся данных для упрощенных модельных систем и новых данных для хлор- и карбонатсодержащего пелита свидетельствуют о том, что хлориды существенно увеличивают растворимость карбоната во флюиде. Таким образом, эффективность транспорта в мантию карбонатов зависит от режима выноса хлора из зон субдукции.

Ключевые слова

субдукция, пелиты, глубинный цикл углерода, карбонаты, флюид, эксперимент, алмазная ловушка

Список литературы

Plank T., Manning C.E. Subducting carbon // Nature 2019. V. 574 (7778). P. 343–352.
Dasgupta R. Ingassing, storage, and outgassing of terrestrial carbon through geologic time // Rev. Mineral. Geochem. 2013. V. 75 (1). P. 183–229.
Plank T. The chemical composition of subducting sediments. Treatise on Geochemistry 2nd Edition, Elsevier, 2014. P. 607–629. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-095975-7.00319-3
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. V. 228 (1–2). P. 65–84.
Hermann J., Spandler C.J. Sediment melts at sub-arc depths: an experimental study // J. Petrol. 2008. V. 49 (4). P. 717–740.
Перчук А.Л., Сердюк А.А., Зиновьева Н.Г., Шур М.Ю. Плавление и минеральные парагенезисы глобального субдукционного осадка, обогащенного водой, в условиях закрытой и открытой системе: эксперимент и термодинамическое моделирование // Геология и геофизика 2020. Т. 61 (5). С. 701–724.
Grassi D., Schmidt M.W. The melting of carbonated pelites from 70 to 700 km depth // J. Petrol. 2011. V. 52 (4). P. 765–789.
Kelemen P.B., Manning C.E. Reevaluating carbon fluxes in subduction zones, what goes down, mostly comes up // Proc. Nat. Acad. Sci. 2015. V. 112 (30). P. E3997–E4006.
Connolly J.A., Galvez M.E. Electrolytic fluid speciation by Gibbs energy minimization and implications for subduction zone mass transfer // Earth Planet. Sci. Lett. 2018. V. 501. P. 90–102.
Newton R.C., Manning C.E. Experimental determination of calcite solubility in H2O-NaCl solutions at deep crust/upper mantle pressures and temperatures: Implications for metasomatic processes in shear zones // Am. Min. 2002. V. 87(10). P. 1401–1409.
Facq S., Daniel I., Montagnac G., Cardon H., Sve-rjensky D.A. Carbon speciation in saline solutions in equilibrium with aragonite at high pressure // Chem. Geol. 2016. V. 431. P. 44–53.
Sokol E., Kokh S., Kozmenko O, Novikova S., Khvorov P., Nigmatulina E., Belogub E., Kirillov M. Mineralogy and geochemistry of mud volcanic ejecta: a new look at old issues // Minerals 2018. V. 8 (8). P. 344.
Рябчиков И.Д., Орлова Г.П., Каленчук Г.Ю., Ганеев И.И., Удовкина Н.Г., Носик Л.П. Взаимодействие шипнелевого лерцолита с водно-углекислым флюидом при 20 кбар и 900°С // Геохимия 1989. № 3. С. 56–62.
Palyanov Y.N., Kupriyanov I.N., Khokhryakov A.F., Borzdov Y.M. High-pressure crystallization and properties of diamond from magnesium-based catalysts // CrystEngComm 2017. V. 19. P. 4459–4475.
Sokol A.G., Borzdov Y.M., Palyanov Y.N., Khokh- ryakov A.F. High-temperature calibration of a multi-anvil high pressure apparatus // High Pressure Research. 2015. V. 35 (2). P. 139–147.
Keppler H. Fluids and trace element transport in subduction zones. Am. Min. 2017. V. 102 (1). P. 5–20.
Manning C.E., Frezzotti M.L. Subduction-zone fluids // Elements 2020. V. 16 (6). P. 395–400.
Métrich N., Wallace P.J. Volatile abundances in basaltic magmas and their degassing paths tracked by melt inclusions // Rev. Mineral. Geochem. 2008. V. 69 (1). P. 363–402.
Kawamoto T., Yoshikawa M., Kumagai Y., Mirabueno M.H.T., Okuno M., Kobayashi T. Mantle wedge infiltrated with saline fluids from dehydration and decarbonation of subducting slab // Proc. Nat. Acad. Sci. 2013. V. 110 (24). P. 9663–9668.
Kumagai Y., Kawamoto T., Yamamoto J. Evolution of carbon dioxide-bearing saline fluids in the mantle wedge beneath the northeast Japan Arc // Contrib. Mineral. Petrol. 2014. V. 168 (4). P. 1–13.