Composition of secondary melt inclusions within magnesiochromite of mantle lherzolite xenolith from V. GRIB kimberlite (East European craton) as an indicator of low H2O content in the kimberlite melt

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This paper describes secondary crystallized melt inclusions entrapped in magnesiochromite of lherzolite xenolith from the V. Grib kimberlite pipe (Arkhangelsk diamondiferous province). The inclusions represent snapshots of the melt, associated with magmatic processes that subsequently formed the V. Grib kimberlite pipe. Various Na-K-Ca-, Na-Mg-, Ca-Mg-, Mg-, Ca-carbonates, Na–Mg-carbonates with additional anions PO43-–, Cl, SO42–, chlorides, sulphate, phosphate and silicate were identified among the daughter phases. The mineral assemblage of daughter phases, carbonate (77 vol. %) and silicate (15 vol. %) content and Ca : Na : K ratios within the inclusions show that inclusions’ parental melt was an alkali-rich carbonate liquid with low amounts of SiO2 (≤6 wt%) and H2O (≤0.6 wt%). Serpentine is known to be the main water-rich mineral in kimberlites, however the water sources during serpentinization of kimberlites and the H2O content in kimberlite melts remains controversial issue. The absence of serpentine and low water content in the studied melt inclusions in comparison with those in the kimberlites of the V. Grib pipe (10–14 wt. %) indicate predominance of external fluids in the serpentinization of these kimberlites.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. A. Tarasov

Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch Russian Academy of Science

Author for correspondence.
Email: tarasov.alexey@igm.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk

A. V. Golovin

Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch Russian Academy of Science

Email: tarasov.alexey@igm.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk

E. V. Agasheva

Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch Russian Academy of Science

Email: tarasov.alexey@igm.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk

N. P. Pokhilenko

Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch Russian Academy of Science

Email: tarasov.alexey@igm.nsc.ru

Academician of the RAS

Russian Federation, Novosibirsk

References

  1. Головин А. В., Каменецкий В. С. Составы кимберлитовых расплавов: обзор исследований расплавных включений в минералах кимберлитов // Петрология. 2023. Т. 31. № 2. С. 115–152.
  2. Giuliani A., Schmidt M. W., Torsvik T. H., Fedortchouk Y. Genesis and evolution of kimberlites // Nature Reviews Earth & Environment. 2023. № 4. P. 738–753.
  3. Kamenetsky V. S., Golovin A. V., Maas R., Giuliani A., Kamenetsky M. B., Weiss Y. Towards a new model for kimberlite petrogenesis: Evidence from unaltered kimberlites and mantle minerals // Earth-Science Reviews. 2014. V. 139. P. 145–167.
  4. Mitchell R. H. Petrology of hypabyssal kimberlites: Relevance to primary magma compositions // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2008. V. 174. № 1. P. 1–8.
  5. Kopylova M. G., Matveev S., Raudsepp M. Searching for parental kimberlite melt // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2007. V. 71. № 14. P. 3616–3629.
  6. Golovin A. V., Sharygin I. S., Kamenetsky V. S., Korsakov A.V., Yaxley G.M. Alkali-carbonate melts from the base of cratonic lithospheric mantle: Links to kimberlites // Chemical Geology. 2018. V. 483. P. 261–274.
  7. Golovin A. V., Tarasov A. A., Agasheva E. V. Mineral Assemblage of Olivine-Hosted Melt Inclusions in a Mantle Xenolith from the V. Grib Kimberlite Pipe: Direct Evidence for the Presence of an Alkali-Rich Carbonate Melt in the Mantle Beneath the Baltic Super-Craton // Minerals. 2023. V. 13. № 5. P. 645.
  8. Sharygin I. S., Golovin A. V., Tarasov A. A., Dymshits A. M., Kovaleva E. Confocal Raman spectroscopic study of melt inclusions in olivine of mantle xenoliths from the Bultfontein kimberlite pipe (Kimberley cluster, South Africa): Evidence for alkali-rich carbonate melt in the mantle beneath Kaapvaal Craton // Journal of Raman Spectroscopy. 2022. V. 53. № 3. P. 508–524.
  9. Sharygin I. S., Golovin A. V., Dymshits A. M., Kalugina A. D., Solovev K. A., Malkovets V. G., Pokhilenko N. P. Relics of Deep Alkali–Carbonate Melt in the Mantle Xenolith from the Komsomolskaya–Magnitnaya Kimberlite Pipe (Upper Muna Field, Yakutia) // Doklady Earth Sciences. 2021. V. 500. № 2. P. 842–847.
  10. Stripp G. R., Field M., Schumacher J. C., Sparks R. S. J., Cressey G. Post-emplacement serpentinization and related hydrothermal metamorphism in a kimberlite from Venetia, South Africa // Journal of Metamorphic Geology. 2006. V. 24. № 6. P. 515–534.
  11. Afanasyev A. A., Melnik O., Porritt L., Schumacher J. C., Sparks R. S. J. Hydrothermal alteration of kimberlite by convective flows of external water // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2014. V. 168. № 1. P. 1038.
  12. Golovin A. V., Sharygin I. S., Korsakov A. V., Kamenetsky V. S., Abersteiner A. Can primitive kimberlite melts be alkali-carbonate liquids: Composition of the melt snapshots preserved in deepest mantle xenoliths // Journal of Raman Spectroscopy. 2020. V. 51. № 9. P. 1849–1867.
  13. Sparks R. S. J. Kimberlite Volcanism // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2013. V. 41. № 1. P. 497–528.
  14. Barnes S. J., Roeder P. L. The Range of Spinel Compositions in Terrestrial Mafic and Ultramafic Rocks // Journal of Petrology. 2001. V. 42. № 12. P. 2279–2302.
  15. Ganguly J. Diffusion kinetics in minerals: Principles and applications to tectono-metamorphic processes // Energy Modelling in Minerals. 2002. № 4. P. 271–309.
  16. Korsakov A., Golovin A., Sharygin I. Raman Spectroscopic Study of Micas from Ultra-Fresh Udachnay-East Kimberlites Chemical Geology. 2014. V. 1783. P. 5035.
  17. Roeder P. L., Schulze D. J. Crystallization of Groundmass Spinel in Kimberlite // Journal of Petrology 2008. V. 49. № 8. P. 1473–1495.
  18. Brett R. C., Russell J. K., Andrews G. D. M., Jones T. J. The ascent of kimberlite: Insights from olivine // Earth and Planetary Science Letters. 2015. V. 424. № 15. P. 119–131.
  19. Kononova V. A., Golubeva Y. Y., Bogatikov O. A., Kargin A. V. Diamond resource potential of kimberlites from the Zimny Bereg field, Arkhangel’sk oblast // Geology of Ore Deposits. 2007. V. 49. № 6. P. 421–441.
  20. Sharygin I. S., Litasov K. D., Shatskiy A.мF., Golovin A. V., Ohtani E., Pokhilenko N.P. Melting phase relations of the Udachnaya-East Group-I kimberlite at 3.0–6.5 GPa: Experimental evidence for alkali-carbonatite composition of primary kimberlite melts and implications for mantle plumes // Gondwana Research. 2015. V. 28. № 4. P. 1391–1414.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. (a) Xenolith G1-25, photograph of a thin section in transmitted light. (b) BSE image of secondary melt inclusions (SMI) in healed cracks marked by epigenetic magnesiochromite (Mchr-2) in a grain of rock-forming magnesiochromite (Mchr-host). Ol - olivine, Gr - garnet, Opx - orthopyroxene, Cpx - clinopyroxene, Mchr - magnesiochromite.

Download (474KB)
3. Fig. 2. (a) A group of secondary melt inclusions (SMIs) in a healed crack in a grain of rock-forming magnesiochromite (Mhcr-host), photographed in reflected light. The red rectangle in Figure (a) limits the area of ​​Figure (b). (b) Raman map of phase distribution in a secondary melt inclusion. (c) Raman spectra of the host mineral and daughter minerals in this inclusion. The color of the Raman spectra in Figure (c) corresponds to the color of the phases on the map (b).

Download (365KB)
4. Fig. 3. BSE images of individual secondary melt inclusions from healed cracks in magensiochromite. Symbols of daughter minerals are given in Table 2.

Download (254KB)
5. Fig. 4. BSE images and map elements of individual secondary melt inclusions in magnesiochromite. Symbols of daughter minerals are given in Table 2.

Download (386KB)
6. Supplementary 1
Download (24KB)
7. Supplementary 2
Download (24KB)
8. Supplementary 3
Download (21KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».