Экспериментальное моделирование минералообразования при карбонат-оксидном и карбонат-оксид-сульфидном взаимодействии в условиях литосферной мантии

• Автор: Баталева, Юлия Владиславна
• Шифр специальности: 25.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Особенности состава алмазообразующей среды

1.1.1. Предшествующие экспериментальные исследования

1.2. Карбонаты и С02-флюид в литосферной мантии

1.3. Карбонат-содержащие расплавы/флюиды как возможные агенты окислительного метасоматоза в мантии
1.4. Обоснование экспериментальных исследований карбонат-оксид-сульфидного взаимодействия при мантийных Р,Т-параметрах
1.5. Обоснование экспериментальных исследований карбонат-оксидного взаимодействия с участием ильменита при мантийных Р,Т-параметрах
1.6. Обоснование экспериментальных исследований карбонат-оксидного взаимодействия с участием хромита при мантийных РЛ'-параметрах
Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Аппаратура и методика экспериментов
2.2. Методы исследования полученных образцов
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАРБОНАТ-ОКСИД-
СУЛЬФИДНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
3.1. Образование фаз при карбонат-оксид-сульфидном взаимодействии
3.2. Особенности состава силикатов и сульфидов
3.3. Образование алмаза и метастабильного графита
3.4. Реконструкция процессов карбонат-оксид-сульфидного взаимодействия и механизм образования алмаза
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАРБОНАТ-ОКСИДНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С УЧАСТИЕМ ИЛЬМЕНИТА
4Л. Результаты экспериментов при /02 на уровне буфера ильменит-рутил-
магнетит
4.2. Результаты экспериментов при /02 на уровне буфера ССО
4.3. Процессы образования алмаза и метастабильного графита
4.4. Реконструкция процессов взаимодействия и условий образования окисленных карбонатно-силикатных расплавов
4.4.1. Компонентный состав богатого Fe3+ карбонатно-силикатного расплава, образующегося в системе при /02 на уровне буфера IRM
4.4.2. Границы устойчивости ильменита и основные минеральные фазы концентраторы Fe3+
4.4.3. Особенности состава расплавов при /02 на уровне IRM и ССО буферов
4.4.4. Кристаллы алмаза как индикаторы окислительно-восстановительных
условий
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАРБОНАТ-ОКСИДНОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С УЧАСТИЕМ ХРОМИТА
5.1. Результаты экспериментов по карбонат-оксидному взаимодействию с участием хромита
5.2.Реконструкция процессов фазообразования
Глава 6. ОСОБЕННОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО МЕТАСОМАТОЗА В
ЛИТОСФЕРНОЙ МАНТИИ И ЕГО СВЯЗЬ С АЛМАЗООБРАЗОВАНИЕМ
6.1. Процессы карбонат-оксид-сульфидного взаимодействия и образование
алмаза
6.2. Кристаллизация алмаза из Ре2+-содержащего карбонатно-силикатного расплава, насыщенного С02
6.3. Возможная роль богатых Fe3+ карбонатно-силикатных расплавов как агентов окислительного метасоматоза
6.4. Параметры реакций декарбонатизации и образования свободной С02 фазы при
карбонат-оксидном взаимодействии с участием ильменита
6.4.1. Вопрос о возможном существовании в мантии свободной С02 фазы
6.5. С02 флюид и карбонатно-силикатный расплав как метасоматические агенты при образовании ассоциации Cr-пиропа и эсколаита в условиях мантии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследований
Современные представления о мантийном минералообразовании и генезисе алмаза базируются, прежде всего, на результатах изучения глубинных пород, минеральных и флюидных включений в алмазах, а также данных термодинамического и экспериментального моделирования (Соболев, 1974; Sobolev et al., 1997; Navon, 1988; Galimov, 1991; Pearson et al, 1995; Рябчиков, Когарко, 2010; Буланова и др., 1993; Гаранин и др., 1991; Кадик, Луканин, 1986; Shatsky et al., 2008; Pokhilenko et al., 2004; Литвин, 2009; Пальянов и др., 2005; Safonov et al., 2009). В ряде работ процессы мантийного минералообразования в целом и генезис алмаза в частности связывают с метасоматическими преобразованиями (Taylor, Anand, 2004; Шацкий и др., 2005, Shatsky et al., 2008; Liu et al., 2009). В качестве наиболее вероятных агентов метасоматоза в литосферной мантии рассматривают компоненты С-О-Н флюида (Luth, 1999; Рябчиков, 2009; Malaspina et al., 2010), карбонатсодержащие расплавы (Wallace, Green, 1988; Когарко, 2006), а также Fe-содержащие силикатные расплавы (Kelley, Cottrell, 2009; Hirschmann, 2009). Сложность проблемы мантийного метасоматоза и ее значимость как для глобальных геодинамических построений, так и для понимания конкретных минералообразующих процессов, включая кристаллизацию алмаза, определяет актуальность комплексного изучения явления и диктует необходимость систематических экспериментальных исследований.
Цель работы заключалась в экспериментальном моделировании минералообразующих процессов в литосферной мантии, сопряженных с генерацией окисленных флюидов/расплавов, метасоматическими преобразованиями карбонат-силикатных ассоциаций при взаимодействии с пирротином, ильменитом, хромитом, и образованием алмаза в результате окислительно-восстановительных реакций.
Основные задачи:
• Провести анализ предшествующих исследований, посвященных проблеме метасоматического минералообразования в литосферной мантии, включая процессы генезиса алмаза.

Рисунок 2.7. Энергетические дисперсионные спектры, полученные при исследовании фаз в системе (Ca,Mg)C02-Si02-Al20,-(Mg,Fe)(Cr,AI,Fe)204, при 6,3 ГПа и 1550°С (а-в), и в системе (Ca,Mg)C02-Si0,-Al20j-(Mg,Fe)(Ti,Fe,Cr)0„ при 1350 (г), 1550 (д) и 1650°С (е).
(а) - хромит, (б) - эсколаит, (в) - Cr-пироп, (г)-(е) - закалочный агрегат карбонатно-силикатного расплава;