Повідомлення про помилку

Notice: unserialize(): Error at offset 0 of 3 bytes in variable_initialize() (line 1202 of /home/mineralj/mineraljournal.org.ua/www/includes/bootstrap.inc).

С.Б. Лобач-Жученко, ЗБАГАЧЕНИЙ ЗАЛІЗОМ І НІКЕЛЕМ ОЛІВІН ІЗ ФЛОГОПІТОВОГО ГАРЦБУРГІТУ ПОБУЗЬКОГО КОМПЛЕКСУ УКРАЇНСЬКОГО ЩИТА

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.01.016

УДК 550.4:549.6(477)

ЗБАГАЧЕНИЙ ЗАЛІЗОМ І НІКЕЛЕМ ОЛІВІН ІЗ ФЛОГОПІТОВОГО ГАРЦБУРГІТУ ПОБУЗЬКОГО КОМПЛЕКСУ УКРАЇНСЬКОГО ЩИТА

С.Б. Лобач-Жученко, д-р геол.-мін. наук, проф., гол. наук. співроб.

Інститут геології та геохронології докембрію РАН

199034, м. Санкт-Петербург, РФ, наб. Макарова, 2

E-mail: slobach-zhuchenko@mail.ru; ScopusID: 6601977762

Ю.С. Єгорова, канд. геол.-мін. наук, наук. співроб.

Інститут геології та геохронології докембрію РАН

199034, м. Санкт-Петербург, РФ, наб. Макарова, 2

E-mail: axoxyx2014@gmail.com; https://orcid.org/0000-0001-5008-6867

С.Г. Скублов, д-р геол.-мін. наук, проф., гол. наук. співроб.

Інститут геології та геохронології докембрію РАН

199034, м. Санкт-Петербург, РФ, наб. Макарова, 2

Санкт-Петербурзький гірничий університет

199106, м. Санкт-Петербург, РФ, ВО, 21 лінія, 2

E-mail: skublov@yandex.ru; ScopusID: 55918967400

В.В. Сукач, д-р геол. наук, зав. від.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення

ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: svital@ukr.net; ScopusID: 56287291600

О.Л. Галанкіна, канд. геол.-мін. наук, старш. наук. співроб.

Інститут геології та геохронології докембрію РАН

199034, м. Санкт-Петербург, РФ, наб. Макарова, 2

E-mail: galankinaol@mail.ru; ScopusID: 7801578217

Мова: англійська

Мінералогічний журнал 2021, 43 (1): 16-24

Анотація: Вивчено хімічний склад олівіну із включення архейського шпінельвмісного флогопітового гарцбургіту (зразок UR17/2) в ендербіто-гнейсах побузького комплексу Українського щита. Гарцбургітове тіло має форму лінзи, що розглядається нами як фрагмент деформованої дайки. Інтрузивна природа цього включення підтверджується структурним співвідношенням та наявністю гібридної зони на контакті з вмісними ендербітами. Головні елементи олівіну визначені методами SEM-EDS та EPMA, рідкісні та рідкісноземельні — методом SIMS. Олівін має постійний склад: MgO — 45,20—45,64 мас. %, FeO — 13,66—14,23 мас. %, Fo 86—85 % і відношення Fe/Mn 68,3—68,6, яке відповідає такому ж відношенню в перидотитах (70—60). Вміст Ni в олівіні змінюється від 4730 дo 5612 ppm, що вище вмісту Ni в олівіні мантійних перидотитів, а також високомагнезіальних OIB і пікритів Гавайських островів. Температура кристалізації олівіну, визначена за вмістом у ньому Al, дорівнює ~900 °С. Середній вміст в олівіні Ti — 20,6 ppm, Nb — 0,03 ppm, Zr — 0,32—0,60 ppm. Вміст REE характеризується низькими значеннями (в сумі 0,1—0,5 ppm), що свідчить про глибинне джерело вихідного розплаву флогопітового гарцбургіту. Головними особливостями складу вивченого олівіну є збагачення залізом і нікелем, що є відмінним від олівінів порід, похідних мантії. Аналіз отриманих даних про склад олівіну у зразку UR17/2 і склад вмісних гарцбургітів показав, що розподіл Fe і Ni між олівіном і породою залежить від температури, тиску, фугітивності кисню і складу вихідної магми (підвищений вміст і лужність заліза, високі концентрації нікелю). Важливими є також умови кристалізації магми в корі: відносно низькі температура і тиск, помірне відношення Fe3+/Fe2+.

Ключові слова: олівін, збагачення Fe і Ni, гарцбургіт, архей, Український щит.

Література:

  1. Baltybaev Sh.K., Lobach-Zhuchenko S.B., Egorova Yu.S., Balagansky V.V., Galankina O.L., Yurchenko A.V. Transformation of peridotites in crustal conditions: thermodynamic modeling of mineral formation. Evolution of the substantial and isotopic composition of the Precambrian lithosphere. St. Petersburg: Vysshie uchebnye zavedeniya. 2018. P. 193—212 [in Russian].
  2. Batanova V.G., Suhr G., Sobolev A.V. Origin of geochemical heterogeneity in the mantle peridotites from the Bay of Islands ophiolite, Newfoundland, Canada: Ion probe study of clinopyroxenes. Geochim. Cosmochim. Acta. 1998. 62. P. 853—866. https://doi.org/10.1016/s0016-7037(97)00384-0
  3. Bibikova E.V., Claesson S., Fedotova A.A., Stepanyuk L. M., Shumlyanskyy L.V., Kirnozova T. I., FugzanM. M., Il’inskyL. S. Isotope-geochronological (U-Th-Pb, Lu-Hf) study of the zircons from the archean magmatic and metasedimentary rocks of the Podolia domain, Ukrainian shield. Geochem. Int. 2013. 51. P. 87—108. https://doi.org/10.1134/S0016702913020031
  4. Blundy J., Melekhova E., Ziberna L., Humphreys M.C.S., Cerantola V., Brooker R.A., McCammon C.A., Pichavant M., Ulmer P. Effect of redox on Fe—Mg—Mn exchange between olivine and melt and an oxybarometer for basalts. Contribs Mineral. and Petrol. 2020. 175. 103. https://doi.org/10.1007/s00410-020-01736-7
  5. Borisov A., Behrens H.H., Holtz F. Ferric/ferrous ratio in silicate melts: a new model for 1 atm data with special emphasis on the effects of melt composition. Contribs Mineral. and Petrol. 2018. 173. 98. https://doi.org/10.1007/s00410-018-1524-8
  6. Bussweiler Y., Brey G.P., Pearson D.G., Stachel T., Stern R.A, Hardman M.F., Kjatsgaard B.A., Jackson S.E. The aluminum-in-olivine thermometer for mantle peridotites - Experimental versus empirical calibration and potential applications. Lithos. 2017. 272—273. P. 301—314. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2016.12.015
  7. Claesson S., Bibikova E., Shumlyanskyy L., Dhuime B., Hawkesworth C.J. The oldest crust in the Ukrainian Shield Eoarchaean U-Pb ages and Hf-Nd constraints from enderbites and metasediments. Geol. Soc. London. Spec. Publ. 2015. 389. P. 227—259. https://doi.org/10.1144/SP389.9
  8. De Hoog J.C.M., Gall L., Cornell D.H. Trace-element geochemistry of mantle olivine and application to mantle petrogenesis and geothermobarometry. Chem. Geol. 2010. 270. P. 196—215. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2009.11.017
  9. De Hoog J.C.M., Hattori K., Jung H. Titanium- and water-rich metamorphic olivine in high-pressure serpentinites from the Voltri Massif (Ligurian Alps, Italy): evidence for deep subduction of high-field strength and fluid-mobile elements. Contribs Mineral. and Petrol. 2014. 167, № 990. https://doi.org/10.1007/s00410-014-0990-x
  10. Foley S.F., Prelevic D., Rehfeldt T., Jacob D.E. Minor and trace elements in olivines as probes into early igneous and mantle melting processes. Earth Planet. Sci. Lett. 2013. 363. P. 181—191. https://doi.org/10.1007/s00410-014-0990-x
  11. Fomin A.B. Olivine and pyroxenes from ultrabasic rocks of the basin of the rivers Ros' and Teterev. Dokl. AN USSR. Ser. B. 1972. № 7. P. 617—621 [in Russian].
  12. Fomin A.B., Kravchenko G.L., Litvin A.L. Ultramafic olivines of the Ukrainian Shield: paragenic types and features of chemistry. Mineral. Journ. (Ukraine).1980. 2, № 1. P. 78—83 [in Russian].
  13. Friend C.R.L., Bennett V.C., Nutmann A.P. Abyssal peridotites >3.800 Ma from southern west Greenland: field relationships, petrography, geochronology, whole -rock and mineral chemistry of dunite and harzburgite inclusions in the Itsaq Gneiss Complex. Contribs Mineral. and Petrol. 2002. 143. P. 71—92. https://doi.org/10.1007/s00410-001-0332-7
  14. Griffin W.L., Zhang A., O’Reilly S.Y., Ryan C.G. Secular variation in the composition of subcontinental lithospheric mantle: geophysical and geodynamic implications. In: Structure and Evolution of the Australian Continent. Washington, DC: American Geophysical Union, 1998. Geodyn. Series. 26. P. 1—25.
  15. Gurney J.J., Harte B., Cox K.G. Mantle xenoliths in the Matsoku kimberlite pipe. Phys. Chem. Earth. 1975. 9. P. 507—523. https://doi.org/10.1016/0079-1946(75)90036-1
  16. Hart S.R., Davis K.E. Nickel partitioning between olivine and silicate melt. Earth Planet. Sci. Lett. 1978. 40. P. 203—219. https://doi.org/10.1016/0012-821X(78)90091-2
  17. Herzberg C. Identification of source lithology in the Hawaiian and Canary Islands: implications for origins. J. Petrol. 2011. 52. P. 113—146. https://doi.org/10.1093/petrology/egq075
  18. Humayun M., Qin L., Norman M.D. Geochemical evidence for excess iron in the mantle beneath Hawaii. Science. 2004. 306. P. 91—94. https://doi.org/10.1126/science.1101050
  19. Ilvitsky M.M., Kolbantsev R.V. The olivine composition in various ultrabasite formations. Dokl. AN SSSR. 1968. 179, № 6. P. 1428—1431 [in Russian].
  20. Jochum K.P., Dingwell D.B., Rocholl A., Stoll B., Hofmann A.W., Becker S., Besmehn A., Besserte D., Dietze H.J., Dulski P., Erzinger J., Hellebrand E., Hoppe P., Horn, I., Janssens K., Jenner G.A., Klein M., McDonough W.F., Maetz M., Mezger K., Münker C., Nikogosian I.K., Pickhardt C., Raczek I., Rhede D., Seufert H.M., Simakin S.G., Sobolev A. V., Spettel B., Straub S., Vincze L., Wallianos A., Weckwerth G., Weyer S., Wolf D., Zimmer M. The preparation and preliminary characterization of eight geological MPI-DING reference glasses for in-situ microanalysis. Geostand. Geoanalyt. Res. 2007. 24. P. 87—133.
  21. Kanevsky A.Ya. Formation criteria for high-Mg ultramafic rocks of the Middle Bug area (Ukrainian Shield). Geochemistry and Ore Formation. 1991. 18. P. 58—64 [in Russian].
  22. Kopylova M.G., Russell J.K., Cookenboo H. Petrology of peridotite and pyroxenite xenoliths from the Jericho kimberlite: implications for the thermal state of the mantle beneath the Slave craton, northern Canada. J. Petrol. 1999. 40. P. 79—104. https://doi.org/10.1093/petroj/40.1.79
  23. Krivdik S.G. Olivines of the Chernigov carbonatite complex (Western Azov region). Mineralogical criteria for searching for rare and non-ferrous metals within the Ukrainian shield. Abstracts report resp. sympos. Dnepropetrovsk, 1997. Kyiv: Nauk. dumka, 1997. P. 61—75 [in Russian].
  24. Kushiro I., Mysen B.O. A possible effect of melt structure on the Mg-Fe2+ partitioning between olivine and melt. Geochim. Cosmochim. Acta. 2002. 66. P. 2267—2272. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(01)00835-3
  25. Lesnaya I.M. Geochronology of charnockitoids of the Bug region. Kyiv: Nauk. dumka, 1988. 133 p. [in Russian].
  26. Lesnov F.P. Regularities in distribution of REE in olivines. Zapiski RMO (Proc. Russian Miner. Soc.). 2000. № 6. P. 88—103 [in Russian].
  27. Li Ch., Ripley M. The relative effects of composition and temperature on olivine-liquid Ni partitioning: Statistical deconvolution and implications for petrologic modeling. Chem. Geol. 2010. 275. P. 99—104. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2010.05.001
  28. Lobach-Zhuchenko S.B., Balagansky V.V., Baltybaev Sh.K., Stepanyuk L.M., Ponomarenko A.N., Lokhov K.I., Koreshkova M.Yu., Yurchenko A.V., Egorova Yu.S., Sukach V.V., Berezhnaya N.G., Bogomolov E.S. Stages of formation of the Pobuzhsky granulite complex: new structural-petrological and isotopic-geochronological data (Middle Pobuzhie, Ukrainian Shield). Mineral. Journ. (Ukraine). 2013. 35, No. 4. P. 86—98 [in Russian].
  29. Lobach-Zhuchenko S.B., Egorova Yu.S., Baltybaev S.K., Balagansky V.V., Stepanyuk L.M., Yurchenko A.V., Galankina O.L., Bogomolov E.S., Sukach V.V. Peridotites in Paleoarchean orthogneisses of Bug granulite-gneiss region of the Ukrainian shield: geological position, peculiarities of composition and genesis. Evolution of the substantial and isotopic composition of the Precambrian lithosphere. St. Petersburg: Vysshie uchebnye zavedeniya, 2018. P. 144—169 [in Russian].
  30. Mysen B.O. Redox equilibria of iron and silicate melt structure: Implications for olivine/melt element partitioning. Geochim. Cosmochim. Acta. 2006. 70. P. 3121—3138. https://doi.org/10.1016/j.gca.2006.03.014
  31. Nikitina L.P., Babushkina M.S. Nb-Zr-Y systematics and thermal regimes of the Archean subcontinental lithospheric mantle as indicators of its heterogeneity (data from mantle xenoliths). Proc. of XXI Int. conf. "Physic-chemical research in earth sciences". Moscow, 2020. P. 184—186 [in Russian].
  32. Nikolaev T.S., Borisov A.A., Ariskin A.A. Calculation of the ferric-ferrous ratio in magmatic melts: testing and additional calibration of empirical equations for various magmatic series. Geochem. Intern. 1996. 34, № 8. P. 641—649.
  33. Niu Y., Wilson M., Humphrteys E.R., O’Hata M.J. The origin of intra-plate ocean island basalts (OIB): the lid effect and its geodynamic implications. J. Petrol. 2011. 52. P. 1443—1468. https://doi.org/10.1093/petrology/egr030
  34. Oliver R.L., Nesbitt R.W. Metamorphic olivine in ultramafic rocks from Western Australia. Contribs Mineral. and Petrol. 1972. 36. P. 335—3472. https://doi.org/10.1007/BF00444340
  35. Popovchenko S.E., Shukaylo L.G. Formation-genetic affiliation of ultramafic rocks of the Kapitanovskiy massif (Middle Pobuzh'e). Mining and geological series. Iss. 32. Donetsk: DonNTU, 2001. [in Ukrainian].
  36. Portnyagin M., Almeev R., Matveev S., Holtz F. Experimental evidence for rapid water exchange between melt inclusions in olivine and host magma. Earth Planet. Sci. Lett. 2008. 272. P. 541—552. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2008.05.020
  37. Putirka K.D., Ryerson F.J., Perfit M., Ridley W.I. Mineralogy and composition of the oceanic mantle. J. Petrol. 2011. 52. P. 279—313. https://doi.org/10.1093/petrology/egq080
  38. Putirka K. Rates and styles of planetary cooling on Earth, Moon, Mars, and Vesta, using new models for oxygen fugacity, ferric-ferrous ratios, olivine-liquid Fe-Mg exchange, and mantle potential temperature. Amer. Miner. 2016. 101. P. 819—840. https://doi.org/10.2138/am-2016-5402
  39. Robin-Popieul C.M., Arndt N., Chauvel C., Byerly G.R., Sobolev A.V., Wilson A.A. New Model for Barberton Komatiites: Deep Critical Melting with High Melt Retention. J. Petrol. 2012. 53. P. 2191—2229. https://doi.org/10.1093/petrology/egs042
  40. Rocholl A.B.E., Simon K., Jochum K.P., Bruhn F., Gehann R., Kramar U., Luecke W., Molzahn M., Pernicka E., Seufert M., Spettel B., Stummeier J. Chemical characterisation of NIST silicate glass certified reference material SRM 610 by ICP-MS, TIMS, LIMS, SSMS, INAA, AAS and PIXE. Geostand. Newsl. 2007. 21, № 1. P. 101—114. https://doi.org/10.1111/j.1751-908X.1997.tb00537.x
  41. Ryabchikov I.D. High NiO content in mantle-derived magmas as evidence for material transfer from the Earth’s core. Dokl. Earth Sci. 2003. 389, № 3. P. 437—439.
  42. Samborskaya I.A., Artemenko G.V., Bondarenko I.N., Martynyuk A.V. Geochemistry of the Archean cumulative ultramafic rocks of the Aleksandrovskaya structure (Middle Dnieper megablock of the USh). Proc. Voronezh State Univ. Ser. geol., 2007. № 2. P. 94—104 [in Russian].
  43. Sazonova L.V., Nosova A.A., Kargin A.V., Borisovskiy S.E., Abazova Z.M., Griban’ Y.G., Tretyachenko V.V. Olivine from the Pionerskaya and V. Grib kimberlite pipes, Arkhangelsk diamond province, Russia: Types, composition, and origin. Petrology. 2015. 23. № 3. P. 227—258. https://doi.org/10.1134/S0869591115030054
  44. Shumlyanskyy L., Hawkesworth C., Dhuime B., Billström K., Claesson S., Storey C. 207Pb/206Pb ages and Hf isotope composition of zircons from sedimentary rocks of the Ukrainian shield: Crustal growth of the south-western part of East European craton from Archaean to Neoproterozoic. Prec. Res. 2015. 260. P. 39—54. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2015.01.007
  45. Sobolev A.V., Hofmann A.W., Kuzmin D.V., Yaxley G.M., Arndt N.T., Chung S.-L., Danyushevsky L.V., Elliott T., Frey F.A., GarciaM.O., Gurenko A.A., Kamenetsky V.S., Kerr A.C., Krivolutskaya N.A., Matvienkov V.V., Nikogosian I.K., Rocholl A., Sigurdsson I.A., Sushchevskaya N.M., Teklay M. The amount of recycled crust in sources of mantle-derived melts. Science. 2007. 316 (5823). P. 412—417. https://doi.org/10.1126/science. 1138113
  46. Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematic of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Geol. Soc. London. Spec. Publ. 1989. 42. P. 313—345. http://doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19
  47. Takahashi E. Partitioning of Ni2+, Co2+, Fe2+, Mn2+ and Mg2+ between olivine and silicate melts: compositional dependence of partition coefficient. Geochim. Cosmochim. Acta. 1978. 42. P. 1824—1844. https://doi.org/10.1016/0016-7037(78)90238-7
  48. Tsymbal S.N., Kanevsky A.Ya., Krivdik S.G. Ultramafites of Nemyriv manifestation (Ukrainian shield). Mineral. Journ. 1996. 18, № 1. Kyiv, UA. P. 39—47 [in Russian].
  49. Vrevskij A.B., Glebovitskij V.A., Goncharov A.G., Nikitina L.P., Pushkarev Yu.D. The continental lithospheric mantle beneath Early Precambrian and LateProterozoic - Phanerozoic structures of the earth crust: chemical composition, thermal state, evolution. Vestnik Otdelenia nauk o Zemle RAN. 2010. 2. NZ6009. https://doi.org/10.2205/2010NZ000027
  50. Witt-Eickschen G., O`Neil H.St.C. The effect of temperature on the equilibrium distribution of trace elements between clinopyroxene, orthopyroxene, olivine and spinel in upper mantle peridotite. Chem. Geol. 2005. 221. P. 65—101. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2005.04.005

PDF

Українська