На главную К списку выставокАрхив выставок

Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле

Журнальные статьи

1. U12455
Agarwal A. et al. Shock pressure estimates in target basalts of a pristine crater: A case study in the Lonar crater, India // GSA Bulletin. 2016. Vol. 128, № 1–2. P. 19–28.

The study of shock pressure indicators can provide important clues for understanding the cratering process, though the estimation of shock pressures in weakly shocked rocks is commonly difficult. In this study, we selected a very young and well-preserved impact structure, the Lonar crater in India. The crater, devoid of any tectonic overprint, can be assumed as pristine. We used a combination of rock magnetic and microfracture studies to estimate shock pressure in the crater rim. On the basis of present results, the magnetic fabrics are interpreted to be of magmatic origin related to the Deccan basalt emplacement. The high-coercivity component of the natural remnant magnetization in the crater rim basalt is similar to that in the unshocked basalt. The lack of any shock-related magnetic overprint on the crater rim basalt is, therefore, evident in the Lonar crater. In contrast, radial and concentric microfractures observed in basalts at the crater rim and farther away show symmetric distribution with respect to the crater. The concentric microfractures consistently overprint the radial microfractures. We infer that the radial and concentric microfractures were developed during propagation of the early compressional and the late decompressional shock wave components, respectively. The results of our rock magnetic and microfracture studies, when interpreted in light of published experimental and numerical simulation studies on the Lonar basalt, reveal that the shock pressure in the Lonar crater rim was less than 0.5 GPa but greater than 0.2 GPa. This shock pressure was high enough to produce fractures but too low to affect the magnetic fabrics. These results give new information on the relationship between shock pressure and resulting microfractures.


2. U12455
Cao S. et al. Low-grade retrogression of a high-temperature metamorphic core complex: Naxos, Cyclades, Greece // Geological Society of America Bulletin. 2017. Vol. 129, № 1–2. P. 93–117.

Retrogressive deformation and metamorphism are often reported from the main low-angle shear zones and detachments of metamorphic core complexes, but their importance is not sufficiently emphasized for the footwall interior. In order to contribute to a better understanding of exhumation-related retrogression processes within and at the top of metamorphic core complexes, an integrated detailed microstructural, textural, 40Ar/39Ar geochronological, and thermobarometric study on the Naxos metamorphic core complex within the Aegean Sea is presented that provides a new perspective on low-grade retrogression during exhumation through shallow ductile levels. We found variable retrogressive deformation within the Naxos metamorphic core complex, which even pervasively affected significant portions of the migmatite-grade metamorphic core and remnant high-pressure areas of the metamorphic core complex, where retrogression led to pervasive formation of new fabrics within greenschist-facies metamorphic conditions during brittle-ductile transition. Within a continuum of retrogression, 40Ar/39Ar white mica dating allowed us to deduce three retrogressive ages at 16.52 ± 0.39 Ma (within the Naxos metamorphic core complex), 12.6 ± 0.28 Ma (Moutsounas detachment shear zone on the eastern boundary of the metamorphic core complex), and 10.43 ± 0.44 Ma to 8.40 ± 0.76 Ma (last ductile activity along the Naxos-Paros shear zone to the north of the metamorphic core complex). A further stage of retrogression at 12–11 Ma occurred along distinct low-angle normal faults within the middle Miocene Naxos Granite. Retrogressive microstructures, low-temperature calcite fabrics in marbles, and chloritization in metapelites (at temperatures of ?350–130 °C) in the metamorphic core complex core resulted mainly from late-stage E-W shortening and folding. Late-stage flow of hydrous fluids resulted in resetting of fabrics and enhancement of ductile deformation. The middle–late Miocene retrogression events are also reflected by a similarly aged tectonic collapse basin in the hanging-wall unit above the detachment. The wide temporal range of retrogression within the Naxos metamorphic core complex coincides in age with retrogressive deformation within other metamorphic core complexes of the Aegean Sea. We interpret the long temporal range of retrogression to reflect outward, southwestward retreat of the subduction and sequential activation of major detachment zones.


3. U12309
Chen X.-G. et al. The chemical and isotopic compositions of gas discharge from shallow-water hydrothermal vents at Kueishantao, offshore northeast Taiwan // Geochemical Journal. 2016. Vol. 50, № 4. P. 341–355.

The chemical and isotopic compositions of gases discharging from shallow-water hydrothermal vents at Kueishantao (KST, northeast Taiwan) have been studied since 2000. In this paper, we present new data gathered from 2010 to 2014. The main component is CO2 (162–882 mmol/mol), followed by N2 (33–634 mmol/mol), CH4 (18–190 mmol/mol), and H2S (b.d.l.–172 mmol/mol). Helium isotope values indicate that more than 70% of the helium is mantle-derived. O2 was mostly a contaminant from ambient seawater during sampling, or from air after sampling. By subtracting the contaminant fractions of N2 and Ar, using the O2 concentrations plus the N2/O2 or Ar/O2 ratios in air, the residual N2 and Ar were positively correlated to a significant extent, and exhibited N2/Ar ratios close to air values. These corrected fractions of N2 and Ar were derived from seawater percolated during the discharge stage. The ?13C values of CO2 ranged from –8.2 to –5.5‰ (VPDB), whereas the CO2 contents were largely controlled by its dissolution in the fluid phase. The estimated endmember contributions for CO2 were: mantle (8–32%), sediment (14–27%), and marine limestone (54–72%). CH4 was the main hydrocarbon in the KST gases, and exhibited a linear relationships with helium. The CH4/3He ratios increased dramatically from 0.1–20 ? 106 during 2000 and 2003 to 3–5 ? 108 after 2010, either due to the increasing CH4 contents or the decreasing input of magmatic helium. In the C1/C2+ ratios versus ?13C(CH4) (–26.8 to –24.5‰) diagram, the KST gas samples lie at the boundary between thermogenic and abiotic, suggesting that CH4 may be derived from these two sources. Alternatively, according to the log(C2/C3) versus log(C1/C2) diagram and the C1–C5 distribution patterns, the C2+ hydrocarbons and less than 2% of the CH4 may have originated from either a kinetically-controlled Fischer Tropsch-Type (FTT) reaction or a thermogenic process, whereas more than 98% of CH4 was in equilibrium with CO2. In addition, the linear-logC2–C5 patterns suggest that no significant secondary processes have occurred. This is the first study of KST gases to include carbon stable isotope ratio measurements, which provides important information about gases released from a shallow-water submarine hydrothermal field at a subduction zone.


4. U12455
Chevalier M.-L. et al. Late Quaternary slip-rate along the central Bangong-Chaxikang segment of the Karakorum fault, western Tibet // Geol. Soc. Am. Bull. 2016. Vol. 128, № 1–2. P. 284–314.

Insight into the spatial and temporal changes of slip-rate is essential to understand the kinematic role of large strike-slip faults in continental collision zones. Geodetic and geologic rates from present to several million years ago along the Karakorum fault range from 0 to 11 mm/yr. Here, we determine the first late Quaternary slip-rate at the southern end of the linear Bangong-Chaxikang segment of the Karakorum fault, using cumulative offsets (20-200 m) of fans and terraces at three sites, as well as 74 new Be-10 surface-exposure ages to constrain the age of these offset geomorphic markers. The rate is >3 mm/yr at sites Gun and Chaxikang, and it is >1.7-2.2 mm/yr at the Gar fan site. Together with rates obtained along the southernmost Menshi-Kailas segment, the Karakorum fault slip-rate seems to increase southeastward from south of Bangong Lake to Kailas (from >3 to >8 mm/yr). These Karakorum fault slip-rate data (>3-8 mm/yr), together with the total length of the fault (>1000 km) and its initiation age (>13-23 Ma), confirm that the Karakorum fault is the major fault accommodating dextral strike-slip motion NE of the western Himalayas. The dextral Karakorum fault in the south and the conjugate left-lateral Longmu Co-Altyn Tagh fault system in the north are thus the major strike-slip faults of western Tibet, which contribute to eastward extrusion of Tibet.


5. U12455
Corbett L.B., Bierman P.R., Davis P.T. Glacial history and landscape evolution of southern Cumberland Peninsula, Baffin Island, Canada, constrained by cosmogenic 10 Be and 26 Al // Geological Society of America Bulletin. 2016. Vol. 128, № 7–8. P. 1173–1192.

Since the first application of cosmogenic nuclides to the study of glacial history and processes in 1990, increasing numbers of studies have used a variety of cosmogenic isotopes to quantify the exposure age and erosion rate of glaciated landscapes. However, obtaining chronological data from glaciated landscapes once covered by cold-based, nonerosive ice is challenging because these surfaces violate assumptions associated with simple cosmogenic exposure dating. Nonerosive glacial ice fails to completely remove nuclides produced during previous periods of exposure, leaving behind rock surfaces with complex, multigenetic nuclide inventories. Here, we constrain the glacial history, landscape evolution, and efficiency of subglacial erosion in the Pangnirtung Fiord region of southern Baffin Island using over 300 paired analyses of in situ cosmogenic 10Be and 26Al. Simple exposure ages are 6.3–160 ka for 10Be (n = 152) and 4.3–124 ka for 26Al (n = 153). Paired bedrock-boulder samples have discordant ages, simple exposure ages generally increase with elevation, 10Be and 26Al ages for the same sample disagree, and both boulders and bedrock yield multimodal age distributions—all patterns suggestive of limited subglacial erosion. Measured 26Al/10Be ratios indicate that about one third of the samples in the data set experienced at least one period of pre-Holocene exposure followed by burial with limited erosion. Modeled two-isotope minimum-limiting exposure durations are as high as hundreds of thousands of years, and minimum-limiting burial durations range up to millions of years, implying that parts of southern Baffin Island have been preserved beneath nonerosive glacial ice for much, if not all, of the Quaternary. A subset of the samples contains few nuclides inherited from prior periods of exposure and is thus useful for constraining the chronology of the most recent deglaciation. Using these samples, we infer that deglaciation of most of the landscape occurred ca. 11.7 ka and that the Duval moraines, a prominent feature of the last deglaciation, formed ca. 11.2 ka.


6. U59752
Edmonds M., Wallace P.J. Volatiles and Exsolved Vapor in Volcanic Systems // Elements. 2017. Vol. 13, № 1. P. 29–34.

The role of volatiles in magma dynamics and eruption style is fundamental. Magmatic volatiles partition between melt, crystal, and vapor phases and, in so doing, change magma properties. This has consequences for magma buoyancy and phase equilibria. An exsolved vapor phase, which may be distributed unevenly through reservoirs, contains sulfur and metals that are either transported into the atmosphere or into ore deposits. This article reviews the controls on volatile solubility and the methods to reconstruct the volatile budget of magmas, focusing particularly on the exsolved vapor phase to explore the role of volatiles on magma dynamics and on eruption style.


7. U62986
El-Eraki M.A., El-Aal A. el-aziz K.A., Mostafa S.I. Multi-seismotectonic models, present-day seismicity and seismic hazard assessment for Suez Canal and its surrounding area, Egypt // Bull Eng Geol Environ. 2016. Vol. 75, № 2. P. 503–517.

Suez Canal is the most important navigational water stream in the world. It separates the eastern part of the Nile Delta from northern Sinai and controls 40 % of ship movement in the world. There is also the new Suez Canal project, which is one of the most important new projects in Egypt. The purpose of this study is to assess seismic hazards at and around Suez Canal. The technique used in hazard estimation is the probabilistic seismic hazard approach (PSHA). Alternative seismotectonic source models were included in the hazard assessment to account for the epistemic uncertainty. Contour maps were produced for ground motion on rock for spectral periods 0.2, 0.5, 1 and 2 s, as well as Peak Ground Acceleration (PGA) for return periods of 75, 475, 975 and 2475 years (equivalent to 20, 10, 5 and 2 % probability of exceeding ground motion in 50 years, respectively). The Uniform Hazard Spectra (UHS) was also estimated for some cities inside the study area on rock for return periods of 75, 475, 975 and 2475 years. The results show that the highest hazard level is at the southeastern part of the study area with maximum expected spectral acceleration of 280.3 cm/s2 (gal) at a spectral period of 0.2 s for a return period of 475 years. The results of this study can be used for seismic microzonation, seismic risk mitigation and for earthquake engineering purposes.


8. U62986
Kahraman E., Kahraman S. The performance prediction of roadheaders from easy testing methods // Bull Eng Geol Environ. 2016. Vol. 75, № 4. P. 1585–1596.

An accurate prediction of roadheader performance helps to make for more efficient and cost effective planning of tunneling projects. In this study, the performance prediction models for roadheaders were developed by using easy testing methods such as Brazilian tensile strength, point load strength, block punch strength, ultrasonic velocity, density, porosity, and the water absorption ratio. A Dosco Mk-2B axial type roadheader has been monitored during roadway construction in an underground lignite mine located in Cayirhan, a town of Ankara and the instantaneous cutting rates (ICR) were calculated. Physical and mechanical tests were conducted on the rock samples collected from each observation location. Simple regression analysis showed that the physico-mechanical rock properties were not correlated with the ICR values. Stepwise multiple regression analysis was also performed, and the best model to predict the ICR of the roadheader was selected. The best model with a high correlation coefficient (r = 0.89) includes point load strength and water absorption by weight. The simple models including two variables were also developed for alternative use in practice. In addition, the usability of the derived models in a jointed rock mass was discussed by including a correction factor to the models for geological discontinuities. A concluding remark is that the derived models can be practically used for the estimation of the ICR of roadheaders in similar formations.


9. U01624
Ladenburger S. et al. Compositional variation of apatite from rift-related alkaline igneous rocks of the Gardar Province, South Greenland // Am. Miner. 2016. Vol. 101, № 3–4. P. 612–626.

Textural and compositional variations of apatite from rift-related gabbros, syenogabbros, syenites, quartz-syenites, and nepheline syenites of the Mid-Proterozoic Gardar Province (South Greenland) are presented and compared to apatite compositions from other rock suites. The observed zoning textures of apatite are interpreted to represent (1) primary growth zonation (concentric and oscillatory) that formed during magmatic differentiation and (2) secondary irregular overgrowths, patchy zonation, and resorption textures, assigned to metasomatic overprinting due to interaction with fluids/melts and intra-crystalline diffusion. Compositional variation in the apatites is mainly due to coupled substitutions of Ca and P by variable amounts of Si, Na, and REE, which show increasing concentrations during magmatic differentiation. Furthermore, F concentrations in apatites increase from gabbroic through syenogabbroic to syenitic rocks, whereas Cl concentrations show the opposite trend. Compared to apatite compositions from gabbroic, dioritic, and granitic rocks in general, apatites from alkaline rock suites are characterized by exceptionally high contents of REE and Si and in some alkaline rocks they attain Sr contents comparable to those reported from carbonatites. Typical low Mn and S contents are probably a result of low oxygen fugacity during crystallization at relatively high temperatures.


10. U12309
Nagao K. et al. Major elements and noble gases of the Jinju (H5) meteorite, an observed fall on March 9, 2014, in South Korea // Geochemical Journal. 2016. Vol. 50, № 4. P. 315–325.

The Jinju (H5) meteorite fell as four fragments in the Jinju area, Gyeonsangnam-do, South Korea, on March 9, 2014. The major element concentrations and noble gas isotopic compositions were determined for Jinju-1 and Jinju-2, stones of the first and second discoveries, respectively, by using X-ray fluorescence (XRF) analysis and noble gas mass spectrometry combined with total melting and stepwise heating noble gas extraction. The major element composition agrees well with that of equilibrated H chondrites. Very low contamination from terrestrial atmospheric noble gases was detected, which may be attributed to the rapid recovery of the stones within two days after the fall of the Jinju meteorite. A short cosmic ray exposure age of 2.4 My was obtained. The (U,Th)-He, and K-Ar ages are concordant at ca. 4.0 Gy, which suggests that no severe heating event occurred to cause a loss of He after the resetting at 4.0 Gy. Overabundances of trapped Ar and Kr, which were released at 800°C, were found in addition to “normal” Q gas of Ar, Kr and Xe at ?1400°C. The low-temperature component could be explained by Ar and Kr supplied by an adjacent impact region that were trapped when the minerals of the Jinju meteorite were formed during cooling. The heavy shock event that occurred at 4.0 Gy might have produced the observed numerous vugs and vapor growth crystals in this meteorite (Choi et al., 2015) and could have supplied the Ar and Kr to thermally weak minerals.


11. U01624
Neave D.A., Putirka K.D. A new clinopyroxene-liquid barometer, and implications for magma storage pressures under Icelandic rift zones // Am. Miner. 2017. Vol. 102, № 4. P. 777–794.

Pressure is one of the key variables that controls magmatic phase equilibria. However, estimating magma storage pressures from erupted products can be challenging. Various barometers have been developed over the past two decades that exploit the pressure-sensitive incorporation of jadeite (Jd) into clinopyroxene. These Jd-in-clinopyroxene barometers have been applied to rift zone magmas from Iceland, where published estimates of magma storage depths span the full thickness of the crust, and extend into the mantle. However, tests performed on commonly used clinopyroxene-liquid barometers with data from experiments on H2O-poor tholeiites in the 1 atm to 10 kbar range reveal substantial pressure-dependent inaccuracies, with some models overestimating pressures of experimental products equilibrated at 1 atm by up to 3 kbar. The pressures of closed-capsule experiments in the 1-5 kbar range are also overestimated, and such errors cannot be attributed to Na loss, as is the case in open furnace experiments. The following barometer was calibrated from experimental data in the 1 atm to 20 kbar range to improve the accuracy of Jd-in-clinopyroxene barometry at pressures relevant to magma storage in the crust: P(kbar) = -26.27 + 39.16 T(K)/10(4) ln [X-Id(Cpx)/X-NaO0.5(liq) X-AlO1.5(liq) (X-SiO2(liq))(2)] - 4.22ln(X-DiHd(Cpx)) + 78.43X(AlO1.5)(liq) + 393.81(X-NaO0.5(liq) X-KO0.5(liq))(2) This new barometer accurately reproduces its calibration data with a standard error of estimate (SEE) of +/- 1.4 kbar, and is suitable for use on hydrous and anhydrous samples that are ultramafic to intermediate in composition, but should be used with caution below 1100 degrees C and at oxygen fugacities greater than one log unit above the QFM buffer. Tests performed using with data from experiments on H2O-poor tholeiites reveal that 1 atm runs were overestimated by less than the model precision (1.2 kbar); the new calibration is significantly more accurate than previous formulations. Many current estimates of magma storage pressures may therefore need to be reassessed. To this end, the new barometer was applied to numerous published clinopyroxene analyses from Icelandic rift zone tholeiites that were filtered to exclude compositions affected by poor analytical precision or collected from disequilibrium sector zones. Pressures and temperatures were then calculated using the new barometer in concert with Equation 33 from Putirka (2008). Putative equilibrium liquids were selected from a large database of Icelandic glass and whole-rock compositions using an iterative scheme because most clinopyroxene analyses were too primitive to be in equilibrium with their host glasses. High-Mg# clinopyroxenes from the highly primitive Borgarhraun eruption in north Iceland record a mean storage pressure in the lower crust (5.7 kbar). All other eruptions considered record mean pressures in the mid-crust, with primitive clinopyroxene populations recording slightly higher pressures (3.1-3.6 kbar) than evolved populations (2.6-2.8 kbar). Thus, while some magma processing takes place in the shallow crust immediately beneath Iceland's central volcanoes, magma evolution under the island's neovolcanic rift zones is dominated by mid-crustal processes.


12. U01624
Prissel T.C., Parman S.W., Head J.W. Formation of the lunar highlands Mg-suite as told by spinel // Am. Miner. 2016. Vol. 101, № 7–8. P. 1624–1635.

Two competing hypotheses suggest lunar Mg-suite parental melts formed: (1) by shallow-level partial melting of a hybridized source region (containing ultramafic cumulates, plagioclase-bearing rocks, and KREEP), producing a plagioclase-saturated, MgO-rich melt, or (2) when plagioclase-undersaturated, MgO-rich melts were brought to plagioclase saturation during magma-wallrock interactions within the anorthositic crust. To further constrain the existing models, phase equilibria experiments have been performed on a range of Mg-suite parental melt compositions to investigate which composition can best reproduce two distinct spinel populations found within the Mg-suite troctolites chromite-bearing (FeCr2O4) troctolites and the more rare pink spinel (MgAl2O4 or Mg-spinel) troctolites (PST). Phase equilibria experiments at 1 atm pressure were conducted under reducing conditions (log f(o2) similar to IW-1) and magmatic temperatures (1225-1400 degrees C) to explore the spinel compositions produced from melts predicted by the models above. Additionally, the experimental data are used to calculate a Sp-Ol, Fe-Mg equilibrium exchange coefficient to correct natural spinel for sub-solidus re-equilibration with olivine in planetary samples: Sp-Ol K-D(Fe-Mg) = 0.044Cr#(sp), + 1.5 (R-2 = 0.956). Melts from each model (>= 50% normative anorthite) produce olivine, plagioclase, and Mg-spinel compositionally consistent with PST samples. However, chromite was not produced in any of the experiments testing current Mg-suite parental melt compositions. The lack of chromite in the experiments indicates that current estimates of Mg-suite parental melts can produce Mg-spinel bearing PST, but not chromite-bearing troctolites and dunites. Instead, model calculations using the MAGPOX equilibrium crystallization program predict chromite production from plagioclase-undersaturated melts (<20% normative anorthite). If so, experimental and model results suggest chromite in Mg-suite crystallized from plagioclase-undersaturated parental melts, whereas Mg-spinel in the PST is an indicator of magma-wallrock interactions within the lunar crust (a mechanism that increases the normative anorthite contents of initially plagioclase-undersaturated Mg-suite parental melts, eventually producing Mg-spinel). The constraints for magmatic chromite crystallization suggest Mg-suite parental melts were initially plagioclase-undersaturated. In turn, a plagioclase-undersaturated Mg-suite parent is consistent with mantle overturn models that predict Mg-suite parent magmas resulted from decompression melting of early ultramafic cumulates produced during the differentiation of a global lunar magma ocean.


13. U01624
Putirka K. Amphibole thermometers and barometers for igneous systems and implications for eruption mechanisms of felsic magmas at arc volcanoes // Am. Miner. 2016. Vol. 101, № 3–4. P. 841–858.

Calcic, igneous amphiboles are of special interest as their compositional diversity and common occurrence provide ample potential to investigate magmatic processes. But not all amphibole-based barometers lead to geologically useful information: recent and new tests reaffirm prior studies (e.g., Erdman et al. 2014), indicating that amphibole barometers are generally unable to distinguish between experiments conducted at 1 atm and at higher pressures, except under highly restrictive conditions. And the fault might not lie with experimental failure. Instead, the problem may relate to an intrinsic sensitivity of amphiboles to temperature (7) and liquid composition, rather than pressure. The exceptional conditions are those identified by Anderson and Smith (1995): current amphibole barometers are more likely to be useful when T < 800 degrees C and Fe#(Amp) = Fe-AmP/(Fe-AmP+Mg-AmP) < 0.65. Experimentally grown and natural calcic amphiboles are here used to investigate amphibole solid solution behavior, and to calibrate new thermometers and tentative amphibole barometers that should be applicable to igneous systems generally. Such analysis reveals that amphiboles are vastly less complex than may be inferred from published catalogs of end-member components. Most amphiboles, for example, consist largely of just three components: pargasite [NaCa2(Fm4Al)Si6Al2O22(OH)(2)], kaersutite [NaCa2(Fm4Ti)Si6Al2O23(OH)], and tremolite + ferro-actinolite [Ca2Fm5Si8O22(OH)(2), where Fm = Fe+Mn+Mg]. And nearly all remaining compositional variation can be described with just four others: alumino-tschermakite [Ca-2(Fm3Al2)Si6Al2O22(OH)(2)], a Na-K-gedrite-like component [(Na,K)Fm6AlSi6Al2O22(OH)(2)], a ferri-ferrotschermakite-like component [Ca-2(Fm3Fe)Si6Al2O22(OH)(2)], and an as yet unrecoDrii7ed component with 3 to 4Al atoms per formula unit (apfu), 1 apfu each of Na and Ca, and <6 Si apfu, here termed aluminous kaersutite: NaCaFm4Ti(Fe3+,Al) Si5Al3O23(OH). None of these components, however, are significantly pressure (P) sensitive, leaving the Al-in-amphibole approach, with all its challenges, the best existing hope for an amphibole barometer. A new empirical barometer based on D-Al successfully differentiates experimental amphiboles crystallized at 1 to 8 kbar, at least when multiple P estimates, from multiple amphibole compositions, are averaged. Without such averaging however, amphibole barometry is a less certain proposition, providing 2 kbar precision on individual estimates for calibration data, and +/- 4 kbar at best for test data; independent checks on P are thus needed. Amphibole compositions, however, provide for very effective thermometers, here based on D-Ti, D-Na, and amphibole compositions alone, with precisions of 30 degrees C. These new models, and tests for equilibrium, are collectively applied to Augustine volcano and the 2010 eruption at Merapi. Both localities reveal a significant cooling and crystallization interval (>190-270 degrees C) at pressures of 0.75 to 2.2 kbar atAugustine and Merapi, respectively, perhaps the likely depths from which pre-eruption magmas are stored. Such considerable intervals of cooling at shallow depths indicate that mafic magma recharge is not a proximal cause of eruption. Rather, eruption triggering is perhaps best explained by the classic "second boiling" concept, where post-recharge cooling and crystallization drive a magmatic system toward vapor saturation and positive buoyancy.


14. U01624
Stebbins J.F. Glass structure, melt structure, and dynamics: Some concepts for petrology // Am. Miner. 2016. Vol. 101, № 3–4. P. 753–768.

The thermodynamic and transport properties of the aluminosilicate melts at the heart of most magmatic processes vary in complex ways with composition, temperature, and pressure. Insights into these properties can come from information on the structure of the melts themselves, and more commonly from their glassy, quenched equivalents. Although most such connections remain qualitative or semi-quantitative, they are fundamentally important in interpretation of observations on igneous systems in nature and the laboratory, and in the formulation of physically accurate models. This review presents some of the important concepts of aluminosilicate glass and melt structure and dynamics that are most relevant to furthering our understanding of the igneous processes so central to how our planet has formed and evolved. The relationships among glasses, melts, and crystals are introduced. The structural underpinnings of temperature and pressure effects on melt free energies, densities, and viscosities, constraints on the extent of order/disorder among cations and anions in melts, why silica activity varies so strongly with composition, and how liquid-liquid phase separation can be understood, are discussed. Some simple, but useful, general views are presented on melt disorder and the shapes of liquidus surfaces (key to magmatic phase equilibria), as are links between atomic-scale dynamics and viscous flow and diffusion.


15. U12455
Unema J.A. et al. Water-magma interaction and plume processes in the 2008 Okmok eruption, Alaska // Geological Society of America Bulletin. 2016. Vol. 128, № 5–6. P. 792–806.

Eruptions of similar explosivity can have divergent effects on the surroundings due to differences in the behavior of the tephra in the eruption column and atmosphere. Okmok volcano, located on Umnak Island in the eastern Aleutian Islands, erupted explosively between 12 July and 19 August 2008. The basaltic andesitic eruption ejected ?0.24 km3 dense rock equivalent (DRE) of tephra, primarily directed to the northeast of the vent area. The first 4 h of the eruption produced dominantly coarse-grained tephra, but the following 5 wk of the eruption deposited almost exclusively ash, much of it very fine and deposited as ash pellets and ashy rain and mist. Meteorological storms combined with abundant plume water to efficiently scrub ash from the eruption column, with a rapid decrease in deposit thickness with distance from the vent. Grain-size analysis shows that the modes (although not their relative proportions) are very constant throughout the deposit, implying that the fragmentation mechanisms did not vary much. Grain-shape features consistent with molten fuel-coolant interaction are common. Surface and groundwater drainage into the vents provided the water for phreatomagmatic fragmentation. The available water (water that could reach the vent area during the eruption) was ?2.8 ? 1010 kg, and the erupted magma totaled ?7 ? 1011 kg, which yield an overall water:magma mass ratio of ?0.04, but much of the water was not interactive. Although magma flux dropped from 1 ? 107 kg/s during the initial 4 h to 1.8 ? 105 kg/s for the remainder of the eruption, most of the erupted material was ejected during the lower-mass-flux period due to its much greater length, and this tephra was dominantly deposited within 10 km downwind of the vent. This highlights the importance of ash scrubbing in the evaluation of hazards from explosive eruptions.


16. U01624
Webster J.D. et al. Hydroxyl, Cl, and F partitioning between high-silica rhyolitic melts-apatite-fluid(s) at 50-200 MPa and 700-1000 degrees C // Am. Miner. 2017. Vol. 102, № 1–2. P. 61–74.

Hydrothermal experiments were conducted with fluid- and apatite-saturated, high-silica rhyolitic melts at ca. 700-1000 degrees C and 50-200 MPa to determine the distribution of H2O/OH, Cl, and F between melt, apatite, aqueous vapor, brine, or vapor plus brine. Seed grains of fluorapatite (1-3 mu m diameter) were added to starting charges to serve as apatite nucleation sites. CaHPO4 and Ca(OH)(2) were used to stimulate apatite crystallization, and temperature was cycled daily, +/- 10 to +/- 15 degrees C, to promote growth of relatively equant apatite crystals large enough for electron probe microanalysis (EPMA). The experiments were conducted with gold capsules and run in cold-seal pressure vessels on a hydrothermal line and an internally heated gas pressure vessel for durations of 165 to 1149 h. The run-product glasses were analyzed by EPMA and Fourier transform infrared spectroscopy, apatites by EPMA, and most fluid phases by chloridometer; Cl contents of fluids were also estimated by mass-balance calculations. The fluids contained 0.3-39 wt% Cl at run conditions. Most experiments were conducted at 50 MPa, and these glasses contain 0.02-0.42 wt% Cl, 1.8-3.1 wt% H2O, and 0.01-0.19 wt% F. The molar Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) (=A/CNK) and molar Na2O/(Na2O+K2O) (=N/NK) ratios of the 50 MPa glasses range from 0.88 to 1.04 and 0.48 to 0.68, respectively, and straddle the A/CNK and N/NK of the starting glass (0.99 and 0.59, respectively). The measured wt% Cl and F in the 50 MPa apatites range from 0.14 to 3.8 (X-Cl(Ap) of 0.02 to 0.56) and 0.32 to 2.4 (X-F(Ap) of 0.08 to 0.63), respectively. Stoichiometrically constrained X-OH(Ap) ranges from 0.14 to 0.7. Partition and exchange coefficients were determined for OH, Cl, and F distribution between apatite and melt fluids. The distribution of these volatile components varies with pressure and melt and apatite compositions. The exchange of F and Cl between apatite and melt, for example, fluctuates with the Si, P, Mg, Na, Ce, Fe, and S +/- Ca contents of the apatite and with the molar A/CNK and N/NK ratios of the melts. Water and hydroxyl exchange between experimental apatite and melt was also investigated. It is determined empirically that the: (X-H2O(melt)/X-Cl(melt)) = [(-19.66) + (39.13)(X-OH(Ap)/X-Cl(Ap))] for felsic melts at 50 to 200 MPa, having molar A/CNK ratios between 0.88 and 1.1, N/NK ratios >0.55, and containing ca. 2-6 wt% H2O. The apatites are characterized by per formula unit (6 > Si/Mg > 0.3). We test this relationship by comparing H2O contents measured in melt inclusions from Augustine volcano, Alaska, with calculated H2O concentrations of melts based on compositions of apatites from 9 samples from 7 of its felsic eruptive units. The results for both approaches are consistent within precision for 6 of the samples. The empirical volatile exchange relationships determined for melt-apatite, melt-fluid, and apatite fluid pairs are applicable to various magmatic systems. One implication of this study is that the H2O concentrations of felsic melts may be calculated from apatite compositions for volcanic systems involving equilibrium between these phases at 50 to 200 MPa, if estimates for the Cl contents of the melts are available. This approach, however, will require additional experimentation and testing. The compositions of igneous apatites could also provide fundamental constraints on the concentrations of H2O and other volatiles in mineralizing plutonic systems for which melt inclusions are small, rare, and/or crystallized. Magmatic apatites may also support assessment of H2O concentrations in melts derived from melt inclusion compositions.


17. U12455
Whitney B.B. et al. Paleoseismology of the Mount Narryer fault zone, Western Australia: A multistrand intraplate fault system // Geological Society of America Bulletin. 2016. Vol. 128, № 3–4. P. 684–704.

Our paleoseismological study of faults and fault-related folds comprising the Mount Narryer fault zone reveals a mid- to late Quaternary history of repeated morphogenic earthquakes that have influenced the planform and course of the Murchison, Roderick, and Sanford Rivers, Western Australia. The dominant style of deformation involves folding of near-surface sediments overlying discrete basement faults. Carbon-14, optically stimulated luminescence, and in situ–produced 10Be constrain the timing of the events and late Quaternary slip rates associated with fault propagation folds in tectonically uplifted and deformed alluvial channel deposits. A flight of five inset fluvial terraces is preserved where the Murchison River flows across the Roderick River fault. These terraces, which we infer to be coseismic, are consistent with at least four late Quaternary seismic events on the order of moment magnitude (Mw) 7.1 within the last ?240 k.y. Secondary shears expressed on the folds indicate a component of dextral strike-slip displacement. Quaternary slip rates on the underlying faults range from 0.01 to 0.07 mm yr–1, with a total slip rate for the zone between 0.04 and 0.11 mm yr–1. These rates are intermediate to those in the adjacent Mesozoic basin (>0.1 mm yr–1) and Precambrian craton (<0.005 mm yr–1) and so provide insight into how tectonic strain is partitioned and transferred across a craton margin.


18. U62986
Zammit T., Cassar J. Investigating possible correlations between the porosimetry and insoluble residue content of Malta’s Lower Globigerina Limestone // Bull Eng Geol Environ. 2017. Vol. 76, № 1. P. 59–70.

The millenary use of Lower Globigerina Limestone (LGL) as the main building stone of the Maltese Islands is testimony to the importance of this resource to the local building industry. Today, the pressing need to conserve Malta’s rich patrimony of archaeological/historical masonry buildings and structures drives research in this field, particularly in view of the observed variable durability of this stone type. LGL has been described as a moderately weak calcarenite characterised by a predominance of calcite (86–99 %) and high porosity. In theory, these physical properties should make this type of stone particularly susceptible to deterioration involving (a) mechanisms of capillary salt-laden moisture accumulation and movement together with (b) thermodynamic changes in soluble salts during dissolution and crystallisation cycles. The study reported here forms part of a wider research programme aimed at characterising this resource. In this work, we assessed the durability of the LGL in a temperate Mediterranean climate characterised by two main factors, namely (i) a salt-laden marine environment and (ii) relatively short spans of heavy precipitation alternated with longer periods of virtual drought. The main aim of the study was to analyse macro/microporosity variations and minute, yet quantifiable, fluctuations in minor geochemical constituents of the stone with respect to observed weathering characteristics and accelerated crystallisation damage test results. This was achieved through systematic sampling and testing of retrieved core samples extracted from dimension-stone quarrying areas in Malta.


19. U62986
Zhang Y. et al. Interpretation of cone resistance and pore-water pressure in clay with a modified spherical cavity expansion solution // Bull Eng Geol Environ. 2016. Vol. 75, № 1. P. 391–399.

A theoretical approach to interpreting the cone penetration resistance and the pore-water pressure measured on the face of the cone during piezocone tests of clays is proposed. The mechanism for the penetration of the piezocone is assumed to be spherical cavity expansion in modified Cam clay critical-state soil. Using large strain theory, the spherical cavity expansion problem is reduced to solving a system of first-order ordinary differential equations for effective stresses in the plastic zone. By taking the normal and shear stresses acting on the cone face to be the ultimate cavity expansion pressure and the effective friction at the cone–soil interface, respectively, the cone resistance was evaluated at force equilibrium. The pore-water pressures induced by cone penetration include components caused by changes in normal and shear stresses, for which the normal term can be predicted by integrating the radial equilibrium equation in terms of total stress. As it is based on an exact constitutive relationship, the present method takes more factors (such as the effects of interface shear and the traditional overconsolidation ratio) into account than other methods of tackling this problem. Comparisons between the predicted and measured values of cone resistance and pore-water pressure at different well-documented sites are in good agreement for most relatively homogeneous low- and medium-sensitivity clay sites.


20. 001573
Анфилогов В.Н. и др. Фазовые равновесия в системе MgO–SiO2–ZrO2 // Доклады Академии Наук. 2016. Т. 469. № 4. С. 475–478.

Приведены результаты изучения фазовых равновесий в системе MgO–SiO2–ZrO2 при 1450–1550°C.В изученной системе присутствуют две эвтектики и 6 полей: I – MgSiO3 + SiO2; II – MgSiO3 + ZrO2;III – ZrSiO4 + SiO2; IV – MgSiO3 + Mg2SiO4; V – ZrO2 + MgO; VI – ZrSiO4 + ZrO2. Наличие на диаграмме полей II, III свидетельствует о том, что циркон в равновесии с оливином и пироксеном кристаллизуется при очень низких концентрациях ZrO2 в системе, что решает одну из наиболее важных проблем “цирконологии” дунитов: возможность образования и сохранения циркона в процессе образования и эволюции дунита.


21. 001200
Баталева Ю.В. и др. Роль пород, содержащих самородное железо, в образовании железистых карбонатно-силикатных расплавов: экспериментальное моделирование при Р-Т-параметрах литосферной мантии // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 1–2. С. 188–203.

Экспериментальное моделирование процессов образования железистых карбонатно-силикатных расплавов при взаимодействии карбонат-оксид-металл проведено в системе (Mg,Ca)CO 3-SiO 2-Al 2O 3-Fe 0 при давлениях 6.3 и 7.5 ГПа, в интервале температур 1150-1650 °С, на беспрессовом многопуансонном аппарате высокого давления типа «разрезная сфера» (БАРС). В субсолидусной области (1150-1450 °С) параллельно реализуются реакции декарбонатизации с образованием пироп-альмандина (Fe# = 0.40-0.75) и CO 2-флюида, а также редокс-взаимодействия карбоната и Fe 0, приводящие к кристаллизации карбида железа в ассоциации с магнезиовюститом (Fe# = 0.75-0.85). Установлено, что образование графита происходит при восстановлении карбоната или CO 2-флюида карбидом железа и в ходе редокс-взаимодействия магнезиовюстит + CO 2, в результате чего в ассоциации с графитом кристаллизуется Fe 3+-содержащий магнезиовюстит. В интервале 1450-1650 °С установлена генерация карбонатно-силикатных расплавов, сосуществующих с пироп-альмандином, магнезиовюститом, магнетитом, феррошпинелью и графитом. Состав полученных расплавов характеризуется концентрацией SiO 2 ? 10-15 мас. %, валовым содержанием оксидов железа 36-43 мас. % и значениями Fe 3+/?Fe ? 0.18-0.23. Эти обогащенные Fe 3+ карбонатно-силикатные расплавы/флюиды насыщены углеродом и являются средой кристаллизации графита. Оксидные и силикатные фазы (альмандин, феррошпинель, магнетит), сосуществующие с графитом, также характеризуются очень высокими величинами Fe 3+/?Fe. Установлено, что обогащенные Fe 3+ карбонатно-силикатные расплавы могут возникать при взаимодействии Fe 0-содержащих пород с карбонатизированными породами. В условиях восстановленной мантии (в присутствии карбидов или оксидов железа) расплавы подобного состава могут являться одновременно источником углерода и средой кристаллизации графита. После отделения и подъема эти железистые карбонатно-силикатные расплавы могут быть потенциальными агентами окислительного метасоматоза в условиях литосферной мантии.


22. 001770
Березуцкий В.В. Термодинамические свойства и фазовые равновесия в сплавах двойных систем Al(Si)-Ce // Журнал Физической Химии. 2014. Т. 88. № 5. С. 736–746.

Энтальпии смешения жидких сплавов двойных систем Al(Si)-Ce определены методом калориметрии при 1540 и 1870 K в интервале концентраций 0 < xAl(Si) < 0.3. Термодинамические свойства жидких сплавов рассчитаны в полном концентрационном интервале с использованием модели идеального ассоциированного раствора. Сделан вывод, что термодинамические активности компонентов расплавов Al(Si)-Ce проявляют большие отрицательные отклонения от идеального поведения; энтальпии смешения указывают на значительные экзотермические эффекты. Установлено, что минимумы энтальпий смешения составляют 45.8 ± 2.2 кДж/моль при xCe = 0.37 (Al-Ce, 1870 K) и 75.0 ± 2.2 кДж/моль при xCe = 0.47 (Si-Ce, 1923 K).


23. 039299
Гусев А.И. и др. Магмо-рудно-метасоматическая система Актуру в Горном Алтае // Успехи современного естествознания. 2014. № 7. С. 75–79.

Приведены новые данные по флюидному режиму рудогенерирующего магматизма и химическому составу руд Актуринской магмо-рудно-метасоматической системы (МРМС) проявления в Горном Алтае. Кварцевые диориты Актуринской МРМС характеризуются оптимальным режимом магматогенных флюидов и судя по величинам фугитивности кислорода, воды и восстановленности флюидов потенциально перспективны не только на формирование золотого, но и медного оруденения. Впервые в рудах Верхне-Актуринского участка обнаружены значимые содержания золота, платины, палладия, рения. Активность серы во флюидах увеличивалась от ранних стадий к поздним.


24. 044066
Зубков М.Ю. Тектоно-гидротермальные процессы в юрских отложениях Западно-Сибирского бассейна // Горные Ведомости. 2017. № 1 (149). С. 30–39.

Рассмотрены эпигенетические минеральные ассоциации в составе юрских отложений Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна, имеющие гидротермальное происхождение. Реконструирован механизм формирования вторичной пористости и коллекторов в юрских осадках, а также последовательность гидротермального минералообразования. Предложен оригинальный способ поисков вторичных коллекторов тектоно-гидротермального происхождения.


25. 002294
Каракин А.В. Автоколебательный режим процесса седиментации частично расплавленных пород // Физика Земли. 2015. № 4. С. 31-37.

Рассматривается явление седиментации частично расплавленных пород в интрузиях. В процессе седиментации суспензии возникает стратифицированная структура, состоящая из зон с различной степенью уплотнения твердой фазы. Высшая степень уплотнения соответствует поровязкой среде. Над ней при критическом значении пористости на границе располагается тонкий промежуточный слой. Закритические значения пористости соответствуют нарушению связности скелета. В указанном тонком слое скелет поровязкой среды, в целом, сохраняет свои свойства, хотя и в сильно ослабленном виде. Связанные сильной гидродинамической связью зерна образуют структуры, которые отличаются неустойчивостью. В процессе седиментации они периодически разрушаются и восстанавливаются и на макроуровне воспринимаются как периодические автоколебания. Автоколебательный режим седиментации приводит к тому, что в кумулятах возникает периодическая слоистая структура, которая может быть обнаружена через много миллионов лет после застывания интрузивной камеры. В данной работе приводится исследование указанного процесса.


26. 002294
Каракин А.В. Этапы эволюции вещества частично расплавленных пород при неоднородном распределении твердой фазы // Физика Земли. 2016. № 2. С. 175.

В данной работе затрагивается проблема интерпретации геохимических лабораторных экспериментов, связанных с исследованием дифференциации частично расплавленных пород в планетах земной группы. В этих экспериментах моделируются ранние этапы дифференциации вещества, когда в планетах образуются слои с разным химическим и петрологическим составом. На определенной стадии этого процесса можно ожидать возникновение инверсии плотности, которая приводит к образованию рэлей-тейлоровской неустойчивости. Произведена оценка времени существования такой неустойчивости и исследованы различные фазы ее развития. Показано, что лабораторные эксперименты не всегда достаточно точно отражают суть процессов, происходящих в недрах планет. Предложенные методы исследования были использованы также для интерпретации эволюции интрузий в процессе их дифференциации. Полученные результаты могут оказаться полезными при анализе интрузий на предмет полезных ископаемых.


27. 001408
Лиманцева О.А. Установление иерархии процессов преобразования порового пространства водовмещающих пород с использованием термодинамического моделирования // Геохимия. 2014. № 11. С. 1043-1056.

Выполнена серия термодинамических расчетов при различных физико-химических параметрах в рамках единого модельного эксперимента краевой части артезианского бассейна. Выявлено, что температурный фактор сказывается интенсивней на степень преобразования порового пространства, нежели начальная пористость пород. Степень термодинамической открытости-закрытости системы вода-породы играет второстепенную роль в преобразовании пористости, косвенно определяя условия выщелачивания для карбонатных пород. Скорость фильтрации незначительно влияет на насыщенность подземных вод в конкретной точке водоносного горизонта при фиксированных Р-Т параметрах. При рассмотрении этого критерия на первый план выступает минеральный состав водовмещающих пород.


28. Марчук М.В. и др. Экспериментальное изучение перераспределения рудных и петрогенных элементов в гранитной системе при различных флюидных режимах // Известия Сибирского отделения секции наук о Земле Российской Академии Естественных Наук. геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2014. № 5 (48). С. 22–28.

Целью работы являлось изучение кинетики перераспределения петрогенных и рудных элементов для гранитной системы в термоградиентном поле под воздействием флюидов различного состава. В результате исследований определены тенденции переноса различных элементов, изучено влияние водного флюида различной степени окисленности на алюмосиликатную гранитную матрицу. Эксперименты проводились в стандартных автоклавах при Т = 450-500 оС, Р = 500-1000 атм., температурный градиент составлял 50 oС. Длительность экспериментов варьировалась от 250 до 1500 ч. Окисленный флюид образовывался в результате разложения перекиси водорода, восстановленный - за счет термического разложения этилового спирта. В результате проведенных экспериментов установлено, что при взаимодействии флюида окисленного состава происходит значительная дифференциация системы с образованием зоны минимального окисления в центральной части термоградиентной колонки. Отмечена аккумуляция Ti, Nb, Rb, Sn в средней части колонки, S, Pb, Ga - в верхней низкотемпературной зоне, а Mn, Ni, Zn - в нижней части колонки. Различная экстрагирующая способность восстановленных и окисленных флюидов по отношению к рудным компонентам по температурным зонам позволяет выделять уровни рудомобилизующей специализации флюидных систем.


29. Марчук М.В., Медведев В.Я., Иванова Л.А. Взаимодействие Чароита с лампрофиром при различных флюидных режимах по результатам экспериментальных исследований // Известия Сибирского отделения секции наук о Земле Российской Академии Естественных Наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2016. № 1 (54). С. 59–66.

Целью данной работы является проведение экспериментального исследования взаимодействия чароитового субстрата с лампрофиром микроклин-арфведсонитового состава в интервале температур 500-800°С при давлении до 1 кбар при различных флюидных режимах - от чистой H2O до водных растворов, содержащих KOH+NaHCO3 или KOH+NaOH концентрацией до 85 вес. %. Эксперименты проводились в платиновой ампуле, в которую помещался растертый чароит и образец лампрофира с участка «Старый» месторождения Сиреневый камень. При температуре 500°С, давлении 1 кбар образование реакционной каймы отмечается только в условиях весьма высокой щелочности раствора (KOH+NaOH). С увеличением температуры до 800°С при давлении 1 кбар и концентрации раствора (KOH+NaHCO3) 10 вес. % на контакте чароита с лампрофиром наблюдается образование реакционной метасоматической колонки, подобной природной. Исследование новообразованных фаз, проведенное с помощью электронно-зондового рентгеноспектрального микроанализатора, позволило изучить распределение элементов по фазам и получить их составы. Некоторое различие составов природной и экспериментальной зон предположительно обусловлено расхождением температурных параметров в проведенных экспериментах и составом флюида, отличным от природного, что приводило к преобразованию чароита. Анализ особенностей данного взаимодействия чароититов с вмещающими породами в природных и экспериментальных условиях позволяет уточнить Р - Т -параметры (давление-температура) чароитизации. Проведенные эксперименты подчеркивают низкотемпературный характер чароитообразования и показывают отсутствие силикатного расплава в исследованных системах.


30. 001200
Реутский В.Н. и др. Изотопное фракционирование углерода при кристаллизации алмаза в модельных системах // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 1–2. С. 308–315.

Системные экспериментальные исследования фракционирования изотопов углерода при кристаллизации алмаза в модельных системах в области буферов IW и ССО позволили установить эффективные коэффициенты разделения изотопов углерода между алмазом и средой кристаллизации. В системах Fe(Ni,Co)-C около буфера IW при 5.5 ГПа и 1400-1500 °С алмаз тяжелее раствора углерода в расплаве металла на 4.5 ‰. В системе (Na 2CO 3·CO 2)-С около буфера ССО при 7.5 ГПа и 1400-1700 °С алмаз на 2.6 ‰ легче карбонатного флюида. Величины фракционирования близки, но не равны расчетным равновесным значениям и уменьшаются при увеличении скорости кристаллизации алмаза. Учитывая низкую эффективность диффузии изотопов углерода в алмазе, эффективные коэффициенты разделения изотопов углерода, полученные при реальной кристаллизации алмаза, являются наиболее информативными для интерпретации природных данных. На основе результатов экспериментов предложена схема первичной изотопной специализации алмазов. В областях существования металлических расплавов кристаллизуются изотопно-тяжелые алмазы (? 13C от 0 до -5 ‰ VPDB), а при проявлении изотопного исчерпывания до -10 ‰ VPDB и ниже. В более окисленных областях мантии кристаллизуются изотопно-легкие (? 13C от -10 до -7 ‰ VPDB) алмазы. Взаимодействие вещества доменов мантии с контрастными окислительно-восстановительными характеристиками обусловливает возникновение широких вариаций изотопного состава углерода алмаза и широкого спектра составов включений в них.


31. 001200
Рябчиков И.Д., Когарко Л.Н. Физико-химические параметры материала глубинных мантийных плюмов // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 5. С. 874–888.

Термодинамический анализ базы экспериментальных данных показал, что активность FеО в силикатных расплавах, идентичных по составу природным магмам, может быть описана моделью регулярных растворов, учитывающей взаимодействия всех катионов с кремнием, а также взаимодействие кальция с алюминием. Использование этой модели позволило предложить геооксометр для пары шпинель + магма, применимый к природным системам. Новый геооксометр, в отличие от предложенных ранее методов оценки потенциала кислорода, позволяет работать в области, близкой к ликвидусу магматического процесса. Новый вариант геооксометра применен к оценкам потенциала кислорода для ряда магм плюмовой обстановки, включая сибирские меймечиты, пикриты Гавайских островов, крупной интрузивной провинции (LIP) Эмейшан и Гренландии. Показано, что в большинстве случаев магмы, связанные с деятельностью глубинных мантийных плюмов, характеризуются более высоким относительным потенциалом кислорода по сравнению с магматизмом срединных океанических хребтов. Термодинамические расчеты полей устойчивости различных углеродсодержащих фаз при Р - Т параметрах нижней мантии также показали, что материал восходящих мантийных плюмов характеризуется относительно повышенными значениями фугитивности кислорода. В частности, выяснилось, что для формирования в нижней мантии алмаза требуются более окислительные условия, чем это предполагается для преобладающей части этой геосферы, в которой ожидается присутствие железоникелевого металлического сплава. Выдвинута гипотеза, что главной причиной повышения фугитивности кислорода в отдельных участках нижней мантии является смещение окислительно-восстановительных равновесий с ростом температуры в сторону уменьшения количества, а затем исчезновения Fе-Ni сплава.


32. 001200
Сокол А.Г., Крук А.Н. Условия генерации кимберлитовых магм: обзор экспериментальных данных // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 1–2. С. 316–336.

Выполнен обзор экспериментальных данных, полученных при давлении 5.5-6.5 ГПа и характеризующих условия плавления и мультифазного насыщения систем, моделирующих реконструированные составы первичных кимберлитовых магм. Температуры ликвидуса таких систем существенно превышают максимальные температуры (~1400 °С), типичные для субкратонной литосферной мантии. При этом наблюдается значительное (на 150-200 °С) снижение температуры ликвидуса исследованных составов при уменьшении CO 2/(СO 2 + H 2O). Тугоплавкость систем свидетельствует в пользу вывода об участии дополнительного источника тепла в процессе образования кимберлитовых магм. Вблизи ликвидуса кимберлитоподобных составов границы стабильности отдельных фаз и мультифазного насыщения в целом зависят как от концентрации основных петрогенных компонентов, так и от X CO 2 в стартовом составе. Оливинсодержащая мультифазная ассоциация в основном стабильна вблизи ликвидуса при X CO 2 < 0.5 (здесь и далее - мольном отношении CO 2/(СO 2 + H 2O)). Для таких составов увеличение весового отношения MgO/CaO от 1.8 до > 4.0 приводит к смене равновесных с расплавом ассоциаций: Ol + Grt + + Cpx ® Ol + Grt + Opx + Cpx ® Ol + Grt + Opx. Сопоставление имеющихся экспериментальных данных и результатов реконструкций первичных магм свидетельствует о том, что их потенциальный протолит был существенно или полностью верлитизирован. Для значительной части составов первичных магм с X CO 2 < 0.5 протолитом может быть карбонатизированный гранатсодержащий лерцолит. Генерация части первичных магм с высоким содержанием кальция (MgO/CaO < 2) и X CO 2 < 0.5 возможна из карбонатизированного гранатсодержащего верлита. Метасоматические расплавы/флюиды за счет многостадийного преобразования и окисления (карбонатизации и флогопитизации) протолита, как минимум, на начальном этапе могли обеспечить условия для буферирования фугитивностей CO 2 и H 2O в образующемся кимберлитовом расплаве. На заключительных этапах основным источником воды для этих процессов могли быть номинально безводные минералы, содержащие в своей структуре ОН-дефекты.


33. 033165
Ферштатер Г.Б., Юдалевич З.А. Мантийный метасоматоз и магмообразование в континентальной литосфере (по результатам изучения ксенолитов в щелочных базальтоидах Махтеш Рамона, пустыня Негев, Израиль) // Петрология. 2017. Т. 25. № 2. С. 168–193.

Мантийные ксенолиты (лерцолиты, клинопироксеновые дуниты, верлиты и клинопироксениты) в раннемеловых вулканитах Махтеш Рамона (щелочные оливиновые базальты, базаниты и нефелиниты) представляют собой метасоматизированную мантию, послужившую источником базальтоидных расплавов. Ксенолиты несут признаки частичного плавления и предшествовавших плавлению метасоматических преобразований. Последние заключаются в замещении ортопироксена лерцолитов клинопироксеном и, соответственно, в широком развитии верлитов и оливиновых клинопироксенитов. Метасоматические преобразования перидотитов сопровождаются скачкообразным снижением содержаний Mg, Cr и Ni и увеличением Ti, Al, Ca и соотношения 3+Fe/2+Fe, а также ростом концентраций таких рассеянных элементов, как V, Sc, Zr, Nb, Y. Особенности вещественного состава пород, такие как рост соотношения 3+Fe/2+Fe в ходе метасоматоза, широкое развитие титаномагнетита, а также полное отсутствие сульфидов свидетельствуют о высокой фугитивности кислорода при метасоматозе и о низкой концентрации серы, что является ярким свойством флюидного режима процессов образования щелочно-базальтовой магмы Махтеш Рамона. При частичном плавлении перидотитов и клинопироксенитов образуются расплавы базанитового или щелочно-базальтового расплава. Плавлению подвергаются клино- и ортопироксены. Продукты кристаллизации не удаленного из мантийной породы расплава локализованы в интерстициях и сложены преимущественно тонкозернистым клинопироксеном, который вместе с титаномагнетитом, ильменитом, амфиболом, ренитом, полевыми шпатами и нефелином сцементирован стеклом, имеющим состав кварц-ортопироксеновых, оливин-ортопироксеновых, кварц-полевошпатовых или нефелин-полевошпатовых смесей соответствующих нормативных миналов. Минеральные парагенезисы ксенолитов отвечают высоким температурам. При 900–1000° образуются богатые глиноземом и титаном клинопироксены, кальциевые оливины, полевые шпаты и фельдшпатоиды, амфиболы, титаномагнетиты, ильмениты. По результатам изучения условий образования расплавных и флюидных включений в минералах ксенолитов ранее были определены ликвидусные температуры – 1200–1250°C, солидусные – 1000–1100°C, давление – 5.9–9.5 кбар. По амфибол-плагиоклазовому барометру давление при кристаллизации амфибола и сосуществующего плагиоклаза в клинопироксенитах составляет 6.5–7.0 кбар.


34. 00186X
Фокина Е.Л. и др. Термодинамика арсенатов, селенитов и сульфатов в зоне окисления сульфидных руд. VIII. Область термической устойчивости синтетического аналога халькоменита и особенности его дегидратации и диссоциации // Записки Российского Минералогического Общества. 2013. Т. 142. № 3. С. 52–64.

Целью настоящей работы является экспериментальное изучение термической устойчивости синтетического аналога халькоменита, CuSeO 3 · 2H 2O, особенностей его дегидратации и диссоциации. Исследование выполнено с помощью методов комплексного термического анализа (термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии) и высокотемпературной дифрактометрии в интервале температур от 25 до 600 °С. Установлено, что дегидратация CuSeO 3 · 2H 2O происходит при 202—264 °С и протекает в три стадии, отвечающие, по всей видимости, образованию промежуточных гидратных форм CuSeO 3 · Н 2O и CuSeO 3 · 1/3H 2O. При 480—595 °C безводный CuSeO 3 разлагается на CuO и SeO 2, причем процесс идет через образование фазы Cu 4O(SeO 3) 3. Определены значения энтальпии реакции для каждой стадии дегидратации CuSeO 3 · 2H 2O и диссоциации CuSeO 3, проведен их кинетический анализ.


35. 001200
Шацкий А.Ф., Литасов К.Д., Пальянов Ю.Н. Фазовые взаимоотношения в карбонатных системах при P-T параметрах литосферной мантии: обзор экспериментальных данных // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 1–2. С. 149–187.

Приводится анализ экспериментальных данных по фазовым взаимоотношениям в карбонатных системах. В первом разделе рассмотрены P-T диаграммы состояния простых карбонатов: MgCO 3, CaCO 3, FeCO 3, BaCO 3, SrCO 3, K 2CO 3 и Na 2CO 3. Во втором разделе рассмотрены T-X диаграммы состояния бинарных и тройных систем: CaCO 3-MgCO 3, CaCO 3-FeCO 3, CaCO 3-FeCO 3-MgCO 3, BaCO 3-СаCO 3, SrCO 3-СаCO 3, BaCO 3-SrCO 3, CaCO 3-MgCO 3-BaCO 3, CaCO 3-MgCO 3-SrCO 3, BaCO 3-CaCO 3-SrCO 3, BaCO 3-MgCO 3-SrCO 3, Na 2CO 3-CaCO 3, K 2CO 3-CaCO 3, K 2CO 3-Na 2CO 3, Na 2CO 3-K 2CO 3-CaCO 3 и K 2CO 3-MgCO 3 при давлениях до 3.5 ГПа. В третьем разделе приведены T-X диаграммы состояния в системах MgCO 3-FeCO 3, MgCO 3-CaCO 3, CaCO 3-FeCO 3, MgCO 3-FeCO 3-CaCO 3, K 2CO 3-MgCO 3, Na 2CO 3-MgCO 3, K 2CO 3-FeCO 3, Na 2CO 3-FeCO 3, K 2CO 3-CaCO 3, Na 2CO 3-CaCO 3, K 2CO 3-FeCO 3-MgCO 3, Na 2CO 3-FeCO 3-MgCO 3, K 2CO 3-CaCO 3-MgCO 3 и Na 2CO 3-CaCO 3-MgCO 3 при 6 ГПа. В заключительной главе обсуждаются температуры образования и особенности состава карбонатных расплавов в верхней мантии и перспективы дальнейших исследований фазовых взаимоотношений в карбонатных системах при высоких давлениях и температурах.


На главную К списку выставокАрхив выставок