РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ CASIO3 В МАНТИИ ЗЕМЛИ И ЕЕ ГЕОХИМИЧЕСКАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ НА ПРИМЕРЕ РАЙОНА ДЖУИНА В БРАЗИЛИИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Включения CaSiO3 в алмазах из района Джуина в Бразилии характеризуются невысокими концентрациями Fe (0.08–0.53 мас. % FeO) и Al (0–1.52 мас. % Al2O3); по этим признакам они относятся к ультрамафической ассоциации. Среди них существуют два различных типа. Тип I имеет линейное распределение РЗЭ, тогда как тип II имеет синусоидальный характер РЗЭ. CaSiO3 I типа ассоциирует с высокомагнезиальным-высоконикелистым протогенетическим ферропериклазом, а тип II – с высокожелезистым-низконикелистым сингенетическим ферропериклазом. Таким образом, зерна CaSiO3 I типа являются протогенетическими, образовавшимися, как и высоко-Mg – высоко-Ni ферропериклаз, в верхней части нижней мантии в виде дейвмаоита (CaSi-перовскита), а CaSiO3 II типа образовался в переходной зоне в виде брейита. Обогащение CaSiO3 REE, в частности LREE, соответствует высоким значениям коэффициента распределения CaSiO3 /расплав и указывает на происхождение CaSiO3 из мантийного материала при высоких давлениях. Геохимические характеристики исследуемого CaSiO3 демонстрируют сильную гетерогенность включений. Отношения Rb/Sr в CaSiO3 типа II (0.04–1.1) на 3–4 порядка выше, чем в типе I (0.0003). Даже в пределах одного алмаза разные зерна CaSiO3 имеют соотношения Rb/Sr от 0.005 до 1.1. Такая же изменчивость характерна и для отношений U/Pb (изменяется в одном образце на порядок: от 0.031 до 0.312) и, в некоторой степени, для Sm/Nd. Sr–Nd–Pb изотопные данные для исследованных образцов CaSiO3 демонстрируют значительную изотопную гетерогенность. Это указывает на геохимическую неоднородность в глубинной Земле на очень малых расстояниях.

Об авторах

Ф. В. Каминский

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: kaminsky@geokhi.ru
Россия, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991

Ю. А. Костицын

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kaminsky@geokhi.ru
Россия, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991

Список литературы

  1. Костицын Ю.А. (2004) Sm–Nd и Lu–Hf изотопные системы Земли: отвечают ли они хондритам? Петрология. 12(5), 451–466.
  2. Костицын Ю.А. (2007) Взаимосвязь между химической и изотопной (Sr, Nd, Hf, Pb) гетерогенностью мантии. Геохимия. 12, 1267–1291.
  3. Kostitsyn Yu.A. (2007) Relationships between chemical and isotopic (Sr, Nd, Hf, and Pb) heterogeneity of the mantle. Geochem. Int. 45(12), 1173–1196. https://doi.org/10.1134/S0016702907120014
  4. Лаврентьев Ю.Г., Карманов Н.С., Усова Л.В. (2015) Электронно-зондовое определение состава минералов: Микроанализатор или сканирующий электронный микроскоп. Геология и Геофизика. 56(8), 1473–1482. https://doi.org/10.15372/GiG20150806
  5. Akaogi M. (2007) Phase transitions of minerals in the transition zone and upper part of the lower mantle. In Ohtani E. (ed) Advances in High-Pressure Mineralogy. Geol. Soc. Amer. Spec. Paper. 421, 1–13. https://doi.org/10.1130/2007.2421(01)
  6. Araujo D.P., Gaspar J.C., Bulanova G.P., Smith C.B., Kohn S.C., Walter M.J., Hauri E.H. (2013) Juina diamonds from kimberlites and alluvials: a comparison of morphology, spectral characteristics, and carbon isotope composition. Proceedings of the 10th. International Kimberlite Conference, Special Issue of the Journal of the Geol. Soc. India. 1, 255–269. https://doi.org/10.1007/978-81-322-1170-9_16.
  7. Brenker F.E., Nestola F., Brenker L., Peruzzo L., Harris J.W. (2021) Origin, properties, and structure of breyite: The second most abundant mineral inclusion in super-deep diamonds. Am. Mineral. 106, 38–43. https://doi.org/10.2138/am‑2020-7513
  8. Brey G.P., Bulatov V., Girnis A., Harris J.W., Stachel T. (2004) Ferropericlase – a lower mantle phase in the upper mantle. Lithos. 77, 655–663.
  9. Bulanova G.P., Smith C.B., Kohn S.C., Walter M.J., Gobbo L., Kearns S. (2008) Machado River, Brazil – a newly recognized ultradeep diamond occurrence. 9th International Kimberlite Conference Extended Abstract No. 9IKC–A‑00233.
  10. Bulanova G.P., Walter M.J., Smith C.B., Kohn S.C., Armstrong L.S., Blundy J., Gobbo L. (2010) Mineral inclusions in sublithospheric diamonds from Collier 4 kimberlite pipe, Juina, Brazil: subducted protoliths, carbonated melts and primary kimberlite magmatism. Contrib. Mineral. Petr. 160, 489–510. https://doi.org/10.1007/s00410-010-0490-6
  11. Bulatov V.K., Girnis A.V., Brey G.P., Woodland A.B., Höfer H.E. (2019) Ferropericlase crystallization under upper mantle conditions. Contrib. Mineral. Petr. 174, 45. https://doi.org/10.1007/s00410-019-1582-6
  12. Burnham A.D., Bulanova G.P., Smith C.B., Whitehead S.C., Kohn S.C., Gobbo L., Walter M.J. (2016) Diamonds from the Machado River alluvial deposit, Rondônia, Brazil, derived from both lithospheric and sublithospheric mantle. Lithos. 265, 199–213. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2016.05.022
  13. Cabral-Neto I., Ruberti E., Pearson D.G., Luo Y., Azzone R.G., Silveira F.V., Almeida V.V. (2024) Diamond sources of the Juina region, Amazonian craton: textural and mineral chemical characteristics of Kimberley-type pyroclastic kimberlites. Mineral. Petrol. 118, 1–22. https://doi.org/10.1007/s00710-023-00849-8
  14. Carlson R.W., Czamanske G., Fedorenko V., Ilupin I. (2006) A comparison of Siberian meimechites and kimberlites: Implications for the source of high-Mg alkalic magmas and flood basalts. Geochem. Geophys. Geosyst. 7(11), Q11014. https://doi.org/10.1029/2006GC001342
  15. Coleman, R.G., Lee, D.E., Beatty, L.B., Brannock, W.W. (1965) Eclogites and eclogites – their differences and similarities. Geol. Soc. Amer. Bull. 76, 483–508.
  16. Cordani U.G., Teixeira W. (2007) Proterozoic accretionary belts in the Amazonian Craton. In Hatcher R.D., Jr., Carlson M.P., McBride J.H., Martínez-Catalán J.R. (eds) 4-D Framework of Continental Crust. 297–320. Geol. Soc. Amer. Mem. 200, 297–320. https://doi.org/10.1130/2007.1200(14)
  17. Corgne A., Wood B.J. (2005) Trace element partitioning and substitution mechanisms in calcium perovskites. Contrib. Mineral. Petrol. 149, 85–97. https://doi.org/10.1007/s00410-004-0638-3
  18. Corgne A., Allan N.L., Wood B.J. (2003) Atomistic simulations of trace element incorporation into the large site of MgSiO3 and CaSiO3 perovskites. Physics of Earth and Planetary Interiors. 139, 113–127.
  19. Corgne A., Liebske C., Wood B.J., Rubie D.C., Frost D.J. (2005) Silicate perovskite-melt partitioning of trace elements and geochemical signature of a deep perovskitic reservoir. Geochimiva et Cosmochemica Acta. 69(2), 485–496. https://doi.org/10.1016j.gca.2004.06.041
  20. Creighton S., Stachel T., Matveev S., Hofer H., McCammon C., Luth R.W. (2009) Oxidation of the Kaapvaal lithospheric mantle driven by metasomatism. Contrib. Mineral. Petr. 157, 491–504. https://doi.org/10.1007/s00410-008-0348-3
  21. Dorfman S.M. (2016) Phase diagrams and thermodynamics of lower mantle materials. In: Terasaki H., Fischer R.A. (eds) Deep Earth; physics and chemistry of the lower mantle and core, Geophys. Monograph. 217, 241–252.
  22. Fraser K.J., Hawkesworth C.J. (1992) The petrogenesis of Group‑2 ultrapotassic kimberlites from Finsch Mine, South Africa. Lithos. 28(3–6), 327–345.
  23. Gibson S.A., Thompson R.N., Dickin A.P., Leonardos O.H. (1995) High-Ti and low-Ti mafic potassic magmas – key to plume- lithosphere lnteractions and continental flood-basalt genesis. Earth Planet. Sci. Lett. 136(3–4), 149–165.
  24. Godard G. (2001) Eclogites and their geodynamic interpretation: a history. J. Geodyn. 32(1–2), 165–203.
  25. Harte B., Harris J.W., Hutchison M.T., Watt G.R., Wilding M.C. (1999) Lower mantle mineral associations in diamonds from Sao Luiz, Brazil. In: Fei Y., Bertka C.M., Mysen B.O. (eds) Mantle Petrology: Field Observations and High Pressure Experimentation: A tribute to Francis R. (Joe) Boyd. Geochem. Soc. Spec. Publ. 6, 125–153.
  26. Hayman P.C., Kopylova M.G., Kaminsky F.V. (2005) Lower mantle diamonds from Rio Soriso (Juina, Brazil). Contrib. Mineral. Petr. 149, 430–445. https://doi.org/10.1007/s00410-005-0657-8
  27. Heaman L., Teixeira N.A., Gobbo L., Gaspar J.C. (1998) U–Pb mantle zircon ages for kimberlites from the Juina and Paranatinga Provinces, Brazil. Seventh International Kimberlite Conference Extended Abstracts. Cape Town, April 1998, 322–324.
  28. Huang J.-X., Gréau Y., Griffin W.L., O’Reilly S.Y., Pearson N.J. (2012) Multi-stage origin of Roberts Victor eclogites: Progressive metasomatism and its isotopic effects. Lithos. 142–143, 161–181. https://doi.org/10.106/j.lithos.2012.03.002
  29. Hutchison M.T., Dale C.W., Nowell G.M., Laiginhas F.A., Pearson D.G. (2012) Age constraints on ultra-deep mantle petrology shown by Juina diamonds. 10th Internat. Kimberlite Conference Extended Abstract 10IKC‑184. https://doi.org/10.29173/ikc3733
  30. Kaminsky F.V. (2017) The Earth’s Lower Mantle: Composition and Structure, 331 pp. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-55684-0
  31. Kaminsky F.V., Zakharchenko O.D., Davies R., Griffin W.L., Khachatryan-Blinova G.K., Shiryaev A.A. (2001) Superdeep diamonds from the Juina area, Mato Grosso State, Brazil. Contrib. Mineral. Petr. 140(6), 734–753. https://doi.org/10.1007/s004100000221
  32. Kaminsky F.V., Sablukov S.M., Belousova E.A., Andreazza P., Tremblay M., Griffin W.L. (2010) Kimberlitic sources of super-deep diamonds in the Juina area, Mato Grosso State, Brazil. Lithos.114, 16–29. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2009.07.012
  33. Kaminsky F.V., Zedgenizov D.A., Sevastyanov V.S., Kuzne-tsova O.V. (2023) Distinct groups of low- and high-Fe ferropericlase inclusions in super-deep diamonds: an example from the Juina area, Brazil. Minerals. 13(9), 1217. https://doi.org/10.3390/min13091217
  34. Kargin A.V., Golubeva Yu.Yu., Kononova V.A. (2011) Kimberlites of the Daldyn-Alakit region (Yakutia): Spatial distribution of the rocks with different chemical characteristics. Petrology. 19, 496–520. https://doi.org/10.1134/S086959111105002X
  35. Lorenzon S., Wenz M., Nimis P., Jacobsen S.D., Pasqualetto L., Pamato M.G., Novella D., Zhang D., Anzolini C., Regier M., Stachel T., Pearson G., Harris J.F., Nestola F. (2023) Dual origin of ferropericlase inclusions within super-deep diamonds. Earth Planet. Sci. Lett. 608: 118081. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118081
  36. McDonough W.F., Sun S.-s. (1995) The composition of the Earth. Chem. Geol. 120(3–4), 223–253.
  37. Milani S., Comboni D., Lotti P., Fumagalli P., Ziberna L., Maurice J., Hanfland M., Merlini M. (2021) Crystal structure evolution of CaSiO3 polymorphs at Earth’s mantle pressures. Minerals. 11, 652. https://doi.org/0.3390/min1106065
  38. Nestola F., Pamato M.G., Novella D. (2023) Going inside a diamond. In: Bindi L., Cruciani G. (eds) Celebrating the International Year of Mineralogy, 249–263. https://doi.org/10.1007/978-3-031-28805-0_10
  39. Palot M.P., Cartigny P., Harris J.W., Kaminsky F.V., Stachel T. (2012) Evidence for deep mantle convection and primordial heterogeneity from N and C stable isotopes in diamond. Earth and Planetary Science Letters. Earth Planet. Sci. Lett. 357–358, 179–193. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2012.09.015
  40. Shirey S.B., Pearson I.D.G., Stachel T., Walter M.J. (2024) Sublithospheric diamonds: Plate tectonics from Earth’s deepest mantle samples. Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 52, 9.1–9.45. https://doi.org/10.1146/annurev-earth‑032320-105438
  41. Smit K.V., Timmerman S., Aulbach S., Shirey S.B., Richard-son S.H., Phillips D., Pearson D.G. (2022) Geochronology of diamonds. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 88, 567–636.
  42. Stachel T., Harris J.W., Brey G.P., Joswig W. (2000) Kankan diamonds (Guinea) II: Lower mantle inclusion parageneses. Contrib. Mineral. Petr. 140(1), 16–27.
  43. Teixeira W., Cordani U.G. (2008) Proterozoic evolution of the Amazonian Craton Reviewed. Indian J. Geol. 80(1–4), 115–137.
  44. Thomson A.R., Kohn S.C., Bulanova G.P., Smith C.B., Araujo D., Walter M.J. (2016a) Trace element composition of silicate inclusions in sub-lithospheric diamonds from the Juina‑5 kimberlite: Evidence for diamond growth from slab melts. Lithos. 265, 108–124. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2016.08.035
  45. Thomson A.R., Walter M.J., Kohn S.C., Brooker R.A. (2016b) Slab melting as a barrier to deep carbon subduction. Nature. 529, 76–79. https://doi.org/10.1038/nature1617
  46. Timmerman S., Stachel T., Koornneef J.M., Smit K.V., Harlou R., Nowell G.M., Thomson A.R., Kohn S.C., Davies J.H.F.L., Davies G.R., Kreb M.Y., Zhang Q., Milne S.E.M., Harris J.W., Kaminsky F.V., Zedgenizov D., Bulanova G., Smith C.B., Neto I.C., Silveira F.V., Burnham A.D., Nestola F., Shirey S.B., Walter M.J., Steele A., Pearson D.G. (2023) Sublithospheric diamonds and supercontinent cycle. Nature. 623, 752–756. https://doi.org/10.1038/s41586-023-06662-9
  47. Tschauner O., Huang S., Yang S., Humayun M., Liu W., Corder S.N.G, Bechte H.A., Tischler J., Rossman G.R. (2021) Discovery of davemaoite, CaSiO3-perovskite, as a mineral from the lower mantle. Science. 374(6569), 891–894. https://doi.org/10.1126/science.abl8568
  48. Tschauner O., Huang S., Humayun M., Liu W., Rossman G.R. (2022) Response to comment on “Discovery of davemaoite, CaSiO3-perovskite, as a mineral from the lower mantle”. Science. 376(6593). https://doi.org/10.1126/science.abo2029
  49. Tsuchiya T., Kawai K. (2013) Ab initio mineralogical model of the Earth’s lower mantle. In: Karato S-I, (ed) Phys. Chem. Deep Earth. 213–243. John Wiley & Sons, Somerset, NJ, USA.
  50. Walter M.J., Thomson A.R., Smith E.M. (2022) Geochemistry of silicate and oxide inclusions in sublithospheric diamonds. Rev. Miner. Geochem. 88. 393–450. https://doi.org/10.2138/rmg.2022.88.07
  51. Zedgenizov D.A., Kagi H., Shatsky V.S., Ragozin A.L. (2014) Local variations of carbon isotope compositionin diamonds from Sao-Luis (Brazil): Evidence for heterogenous carbon reservoir in sublithospheric mantle. Chem. Geol. 240(1–2), 114–124. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.10.033
  52. Zhang O., Timmerman S., Stachel T., Chinn I., Stern R.A., Davies J., Nestola F., Luth R.L., Pearson D.G. (2024) Sublithospheric diamonds extend Paleoproterozoic record of cold deep subduction into the lower mantle. Earth Planet. Sci. Lett. 634, 118675. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.118675

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».