1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геохимия
  4. T. 68, № 12, 2023

Геохимия, 2023, T. 68, № 12, стр. 1253-1272

Петрогенные, летучие, рудные и редкие элементы в магматических расплавах главных геодинамических обстановок земли. I. Средние содержания

В. Б. Наумов a, *, В. А. Дорофеева a, А. В. Гирнис b, **

a Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН
119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия

b Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия

* E-mail: naumov@geokhi.ru
** E-mail: girnis@igem.ru

Поступила в редакцию 25.01.2023
После доработки 31.05.2023
Принята к публикации 26.06.2023

Аннотация

На основании созданной нами базы данных, включающей более 2 600 000 определений по 75 элементам в расплавных включениях в минералах и в закалочных стеклах вулканических пород, проведено обобщение по средним содержаниям петрогенных, летучих, рудных и редких элементов в магматических расплавах главных геодинамических обстановок. Среди последних выделены следующие: I – зоны спрединга океанических плит (срединно-океанические хребты), II – обстановки проявления мантийных плюмов в условиях океанических плит (океанические острова и лавовые плато), III и IV – обстановки, связанные с субдукционными процессами (III – зоны островодужного магматизма, заложенные на океанической коре, IV – зоны магматизма активных континентальных окраин, вовлекающие в процессы магмообразования континентальную кору), V – обстановки внутриконтинентальных рифтов и областей континентальных горячих точек, VI – обстановки задугового спрединга. Гистограмма распределения содержаний SiO2 в природных магматических расплавах всех геодинамических обстановок свидетельствует о бимодальном типе распределения: первый максимум определений приходится на содержания SiO2 = 50–52 мас. %, а второй – 72–76 мас. %. Минимальную распространенность имеют расплавы, в которых значения содержаний SiO2 находятся в интервале 62–66 мас. %. Для каждой геодинамической обстановки подсчитаны средние температуры и давления природных магматических расплавов. Построены спайдер-диаграммы, отражающие отношения средних содержаний элементов в магматических расплавах основного, среднего и кислого составов для I–VI обстановок к содержаниям этих элементов в примитивной мантии. Оценены средние отношения некогерентных редких и летучих компонентов (H2O/Ce, K2O/Cl, Nb/U, Ba/Rb, Ce/Pb и др.) в магматических расплавах всех выделенных обстановок. Определены вариации этих отношений и показано, что в большинстве случаев отношения некогерентных элементов значимо различаются для различных обстановок. Особенно значительные различия наблюдаются для отношения элементов с разной степенью несовместимости (например, Nb/Yb) и некоторые отношения с участием летучих компонентов (например, K2O/H2O).

Ключевые слова: расплавные включения, летучие компоненты, рудные и редкие элементы, геодинамические обстановки

Список литературы

  1. Коваленко В.И., Наумов В.Б., Гирнис А.В., Дорофеева В.А., Ярмолюк В.В. (2006) Оценка средних содержаний H2O, Cl, F, S в деплетированной мантии на основе составов расплавных включений и закалочных стекол срединно-океанических хребтов. Геохимия. (3), 243-266.

  2. Kovalenko V.I., Naumov V.B., Girnis A.V., Dorofeeva V.A., Yarmolyuk V.V. (2006) Estimation of the average content of H2O, Cl, F, and S in the depleted mantle on the basis of the compositions of melt inclusions and quenched glasses of mid-ocean ridge basalts. Geochem. Int. 44, 209-231.

  3. Коваленко В.И., Наумов В.Б., Гирнис А.В., Дорофеева В.А., Ярмолюк В.В. (2007) Средние составы магм и мантии срединно-океанических хребтов и внутриплитных океанических и континентальных обстановок по данным изучения расплавных включений и закалочных стекол базальтов. Петрология. 15, 361-396.

  4. Коваленко В.И., Наумов В.Б., Гирнис А.В., Дорофеева В.А., Ярмолюк В.В. (2009) Кислые агпаитовые расплавы островных дуг, активных континентальных окраин и внутриплитных континентальных обстановок (по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стекол пород). Петрология. 17, 437-456.

  5. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Дорофеева В.А., Ярмолюк В.В. (2004) Средние содержания петрогенных, летучих и редких элементов в магматических расплавах различных геодинамических обстановок. Геохимия. (10), 1113-1124.

  6. Naumov V.B., Kovalenko V.I., Dorofeeva V.A., Yarmolyuk V.V. (2004) Average concentrations of major, volatile, and trace elements in magmas of various geodynamic settings. Geochem. Intern. 42 (10), 977-987.

  7. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Дорофеева В.А., Гирнис А.В., Ярмолюк В.В. (2010) Средний состав магматических расплавов главных геодинамических обстановок по данным изучения расплавных включений в минералах и закалочных стекол пород. Геохимия. (12), 1266-1288.

  8. Naumov V.B., Kovalenko V.I., Dorofeeva V.A., Girnis A.V., Yarmolyuk V.V. (2010) Average compositions of igneous melts from main geodynamic settings according to the investigation of melt inclusions in minerals and quenched glasses of rocks. Geochem. Int. 48(12), 1185-1207.

  9. Наумов В.Б., Гирнис А.В., Дорофеева В.А., Коваленкер В.А. (2016) Концентрация рудных элементов в магматических расплавах и природных флюидах по данным изучения включений в минералах. Геология рудных месторождений. 58, 367-384.

  10. Наумов В.Б., Дорофеева В.А., Гирнис А.В., Коваленкер В.А. (2022) Летучие, редкие и рудные элементы в магматических расплавах и природных флюидах по данным изучения включений в минералах. I. Средние концентрации 45 элементов в главных геодинамических обстановках Земли. Геохимия. (4), 318-338.

  11. Naumov V.B., Dorofeeva V.A., Girnis A.V., Kovalenker V.A. (2022) Volatile, trace, and ore elemets in magmatic melts and natural fluids: Evidence from mineral-hosted inclusions. I. Mean concentrations of 45 elemets in the main geodynamic settings of the Earth. Geochem. Int. 60, 325-344.

  12. Anderson O.E., Jackson M.G., Rose-Koga E.F., Marske J.P., Peterson M.E., Price A.A., Byerly B.L., Reinhard A.A. (2021) Testing the recycled gabbro hypothesis for the origin of “Ghost Plagioclase” melt signatures using 87Sr/86Sr of individual olivine-hosted melt inclusions from Hawai’i. Geochemistry. Geophysics. Geosystems. 22(4), 1-21.

  13. Ayers J. (1998) Trace element modeling of aqueous fluid-peridotite interaction in the mantle wedge of subduction zones. Contrib. Mineral. Petrol. 132, 390-404.

  14. Bouvier A.-S., Metrich N., Deloule E. (2008) Slab-derived fluids in the magma sources of St. Vincent (Lesser Antilles Arc): Volatile and light element imprints. J. Petrol. 49(8), 1427-1448.

  15. Eiler J.M., Schiano P., Valley J.W., Kita N.T., Stolper E.M. (2007) Oxygen-isotope and trace element constraints on the origins of silica-rich melts in the subarc mantle. Geochemistry. Geophysics. Geosystems. 8(9), 1-21.

  16. Gale A., Dalton C.A., Langmuir C.H., Su Y., Schilling J.-G. (2013) The mean composition of ocean ridge basalts. Geochem. Geophys. Geosystems. 14, https://doi.org/10.1029/2012GC004334

  17. Harlou R., Pearson D.G., Nowell G.M., Ottley C.J., Davidson J.P. (2009) Combined Sr isotope and trace element analysis of melt inclusions at sub-ng levels using micro-milling, TIMS and ICPMS. Chem. Geol. 260, 254-268.

  18. Hart S.R., Gaetani G.A. (2006) Mantle Pb paradoxes: the sulfide solution. Contrib. Mineral. Petrol. 152, 295-308.

  19. Hartley M.E., de Hoog J.C.M., Shorttle O. (2021) Boron isotopic signatures of melt inclusions from North Iceland reveal recycled material in the Icelandic mantle source. Geochim. Cosmochim. Acta. 294, 273-294.

  20. Kawaguchi M., Koga K.T., Rose-Koga E.F., Shimizu K., Ushikubo T., Yoshiasa A. (2022) Sulfur isotope and trace element systematics in arc magmas: Seeing through the degassing via a melt inclusion study of Kyushu Island volcanoes, Japan. J. Petrol. 63(7), 1-31.

  21. Layne G.D., Kent A.J.R., Bach W. (2009) δ37Cl systematics of a backarc spreading system: The Lau Basin. Geology. 37(5), 427-430.

  22. Le Voyer M., Rose-Koga E.F., Laubier M., Schiano P. (2008) Petrogenesis of arc lavas from the Rucu Pichincha and Pan de Azucar volcanoes (Ecuadorian arc): Major, trace element, and boron isotope evidences from olivine-hosted melt inclusions. Geochemistry. Geophysics. Geosystems. 9(12), 1-27.

  23. Li X.H., Ren Z.G., Li S.Z., Zeng Z.G., Yang H.X., Zhang L. (2021) Geochemical and lead isotope compositions of olivine-hosted melt inclusions from the Yaeyama Graben in the Okinawa Trough: Implications for slab subduction and magmatic processes. Lithos. 398–399, 106263.

  24. Rudnick R.L., Gao S. (2003) Composition of the continental crust. Treatise on Geochemistry 3, 1-64.

  25. Sun S.S., McDonough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: A.D.Saunders and M.J.Norry, Eds. Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society Special Publication, London. 42, 313-345.

  26. Wittenbrink J., Lehmann B., Wiedenbeck M., Wallianos A., Dietrich A., Palacios C. (2009) Boron isotope composition of melt inclusions from porphyry systems of the Central Andes: a reconnaissance study. Terra Nova. 21, 111-118.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал