A szubkontinentális litoszféraköpeny nagy mélységeiben lejátszódó fluidmigrációs folyamatok összehasonlító vizsgálata = Comparative study of the fluid migration processes in the deep lithospheric mantle

摘要

A kutatás során a köpenyben nagy mélységben migráló C-O-H fluidumok szerepét vizsgáltuk a köpenymetaszomatózis és gyémántkristályosodás folyamataiban. Negyvennél több, dél Afrikából származó diamondit xenolitot elemeztünk; meghatároztuk a gyémánttal összenőtt gránátot és klinopiroxént fő- és nyomelem (LAM-ICPMS) tartalmát, valamint a gyémánt C és N izotóparányait. A diamonditban található gránátok 5 csoportra oszthatók: peridotitos, átmeneti és 3 eklogitos (E1, E2, E3) csoportokra. A P gránátot tartalmazó diamondit karbonatit-kimberlit összetételű fluidumból kristályosodott, míg az E gránátot tartalmazó diamonditot kristályosító fluidum nyomelemei az alkáli bazaltokhoz hasonlítanak. A gyémántot kristályosító fluidumok redukált szenet tartalmazó mély köpeny eredetű fluidumokból oxidáció révén képződtek. Ez a folyamat C izotóp frakcionációval járt. Az így képződött karbonatit fejlődött tovább, és kristályosította a P és E típusú diamonditokat. Természetes és szintetikus karbonát-eklogit rendszeren végeztünk kísérlekete 8.5 GPa nyomáson és 1700-1800 oC hőmérsékleten. A kis viszkozitású karbonát olvadék gyorsan eljutott a gyémántkristályosodás helyére, nagyfokú gyémántkristályosodás volt megfigyelhető, és a gyémántokkal együtt gránát és cpx is kristályosodott. A természetes diamondit xenolitok vizsgálata és a kísérleti eredmények megerősítik, hogy a kontitnentális kratonok mélyén a gyémánt kristályosodás karbonatitos közegben megy végbe a köpenymetaszomatózis eredményeképp. | Migration of C-O-H fluids in the subcontinental lithospheric mantle and their role in mantle metasomatism and crystallization diamondites have been studied. Garnet and clinopyroxene intergrowths from over 40 diamondite xenoliths from southern Africa have been analysed form major and trace elements (LAM-ICPMS), and diamonds have been analysed for C and N isotope ratios. Five garnet groups could be distinguished: peridotitic, transitional and 3 eclogitic (E1, E2,E3). Diamondites with P garnets crystallised from fluids in the carbonatite-kimberlite spectrum, while the parental fluids for diamondites with E garnets had trace element composition similar to alkali basalts. Parental fluids for diamondites evolved from reduced carbon species of deep mantle origin through oxidation. The resulted carbonatitic melt would further evolve and crystallize the P and E diamondites. Experiments on natural and synthetic carbonate-eclogite systems have been made at 8.5 GPa and 1700-1800 oC in order to simulate processes for the formation of diamondites. The processes observed are as follows: quick migration of mobile low-viscosity carbonate-silicate melts into zones of diamondite formation, extremely high rate of diamondite crystallization from a carbonate- silicate melt and formation of syngenetic inclusions of garnet and cpx inside the pores and cavities of diamondites. Diamondites crystallised in carbonatitic environment as a result of mantle metasomatism in the roots of the cratons.