Взаимодействие субдукционного осадка с лерцолитом при 2.9 ГПа: эффекты метасоматоза и частичного плавления
Приводятся результаты аналоговых экспериментов на установке цилиндр-поршень при температуре 750-900°С и давлении 2.9 ГПа, моделирующих метасоматическое преобразование фертильной мантии под действием флюидов и расплавов, выделившихся из субдукционного осадка. В качестве исходных веществ использовалась синтетическая смесь, близкая по составу к модельному субдукционному осадку (GLOSS; Plank, Langmuir, 1998), и минеральные фракции природного лерцолита (аналог мантийного клина). Эксперименты демонстрируют, что минералообразование в ампулах контролируется восходящими потоками флюида, а начиная с 850°С - кремнекислого расплава. Миграция флюидов и вещества создает в осадочном слое три горизонтальные зоны с разными парагенезисами, которые могут меняться от опыта к опыту. В общем случае к верхней границе слоя наблюдается увеличение содержаний омфацита и граната. В центральной зоне осадочного слоя широко развиты магнезит и омфацит (± гранат ± кианит ± фенгит ± расплав), а в нижней - полиморф SiO2 (± кианит ± фенгит ± биотит ± омфацит ± расплав). В основании лерцолитового слоя во всех опытах исчезает клинопироксен, исходный оливин частично замещается ортопироксеном (± магнезит), при 750°С растет количество талька, начиная с 850°С появляется расплав. В остальном объеме лерцолитового слоя метасоматические преобразования затрагивают лишь границы зерен, по которым развивается ортопироксен (± расплав ± карбонат). Описанные метасоматические преобразования связаны преимущественно с пропитывающим потоком жидкостей. Минералообразование в узких пристеночных зонах ампул, вероятно, связано с фокусированным потоком: в осадочном слое растет омфацит, а в лерцолитовом слое - тальк или омфацит с расплавом. Результаты экспериментов показывают, что метасоматоз перидотита, связанный с субдукционным осадком, в отличие от метасоматоза, связанного с метабазитами, не приводит к образованию гранатсодержащих парагенезисов. Кроме того, потоки восходящих жидкостей (флюида, расплава) не выносят значимых количеств углерода из метаосадочного слоя в перидотитовый. Предполагается, что в зонах субдукции для более эффективного переноса углерода из метаоcадков в мантию необходимы либо более мощные потоки водного флюида, либо перемещение карбонатсодержащих пород в субдукционных меланжах.