Физико-химические условия плавления мантии земли в присутствии летучих компонентов (по экспериментальным данным)

Присутствие летучих компонентов в геологических системах даже в небольшом количестве может приводить к резким изменениям условий плавления, массопереноса, и многих физико-химических свойств вещества мантии Земли. Поэтому проблема летучих компонентов в петрологии будет долго оставаться одной из наиболее острых и дискуссионных. За последние 40 лет накоплен значительный фактический материал по экспериментальному и теоретическому изучению влияния основных летучих компонентов системы С–О–Н на фазовые соотношения в природных и приближенных к ним модельных системах (напр., Eggler, Baker, 1982; Кадик, Луканин, 1986; Никольский, 1987; Taylor, Green, 1988; Ulmer, Luth, 1991; Frost, Wood, 1997; Holloway, 1998; Luth, 2003; Кадик и др., 2003; 2006; Сокол и др., 2004; Foley, 2008; 2010; Palyanov, Sokol, 2009; Poli et al., 2009). Однако эти исследования охватывали сравнительно малый интервал давлений, соответствующий глубинам до 90–120 км (3–4 ГПа) и, в некоторых случаях, до 210 км (7 ГПа), в то время как чрезвычайно важные с геодинамической точки зрения переходный слой (410–660 км), и нижняя мантия (>660 км), оставались малоизученными в рамках проблемы флюидного режима.

Существенный вклад в понимание флюидного режима глубинных процессов вносит изучение фрагментов мантийных пород, вынесенных на поверхность кимберлитами и щелочными базальтами с глубин до 200 км, а также минеральных и флюидно-расплавных включений в природных алмазах. Однако использование ксенолитов для выяснения обстановок на глубинах свыше 200 км затруднено в силу ретроградных реакций, протекающих в глубинных породах в ходе изотермической декомпрессии при подъеме к поверхности, а также интенсивного взаимодействия с вмещающей магмой. Лишь включения в алмазах, находящиеся в условиях химической изоляции, позволяют получать достоверную информацию о флюидном режиме на больших глубинах.

Включения в алмазах, в свою очередь, отражают специфические условия алмазообразования которые, как правило, далеки от средней мантии, как по составу и концентрации флюидной фазы, так и по окислительно-восстановительному режиму. Необходимо отметить, что единичные алмазы и минеральные и расплавные включения в них могут быть с большой долей вероятности отнесены к более глубинным уровням мантии вплоть до 700–800 км (Hutchison et al., 2001; Kaminsky et al., 2001; Stachel, 2001; Hayman et al., 2005).

Отсутствие систематических экспериментальных данных делает рассуждения о глубинной эволюции летучих компонентов спекулятивными. Поэтому в данной работе на основании оригинальных экспериментов при высоком давлении, главным образом, моделируя температуры солидусов в различных системах, сделана попытка понять закономерности поведения летучих компонентов и определить их роль при плавлении в мантии Земли при давлениях выше 6–7 ГПа. <...>