Диффузионная уравновешенность мантийных пород
Аналiз спостережуваних вмiстiв рiдкiсноземельних елементiв у клiнопiроксенi й гранатi ксенолiтiв кiмберлiтiв та оцiнка часу дифузiйної релаксацiї показує, що на глибинах, якi перевищують 6–7 ГПа, мантiйнi породи є дифузiйно врiвноваженими. Наслiдком цього є незалежнiсть рiдкiсноелементного складу на...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8461 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Диффузионная уравновешенность мантийных пород / О.В. Арясова, Я.М. Хазан // Доп. НАН України. — 2009. — № 4. — С. 100-106. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-8461 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Арясова, О.В. Хазан, Я.М. 2010-06-01T08:25:36Z 2010-06-01T08:25:36Z 2009 Диффузионная уравновешенность мантийных пород / О.В. Арясова, Я.М. Хазан // Доп. НАН України. — 2009. — № 4. — С. 100-106. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8461 552.323 Аналiз спостережуваних вмiстiв рiдкiсноземельних елементiв у клiнопiроксенi й гранатi ксенолiтiв кiмберлiтiв та оцiнка часу дифузiйної релаксацiї показує, що на глибинах, якi перевищують 6–7 ГПа, мантiйнi породи є дифузiйно врiвноваженими. Наслiдком цього є незалежнiсть рiдкiсноелементного складу насичених розплавiв, тобто розплавiв, що знаходяться у рiвновазi з материнськими породами, вiд модального складу останнiх i масового вмiсту розплаву. Бiльше того, в дифузiйно врiвноваженiй породi всi вмiсти у мантiйних мiнералах можуть бути вираженi через один з них. Внаслiдок цього вмiсти рiдкiсних i розсiяних елементiв у насиченому розплавi майже повнiстю визначаються єдиним iстотним параметром. Це може бути головною причиною подiбностi рiдкiсноелементних спектрiв у свiтових кiмберлiтових провiнцiях. An analysis of the observed abundances of rare earth elements (REE) in clinopyroxene and garnet of kimberlite xenoliths and an estimate of the diffusion relaxation time indicate that, at depth in excess of 6 to 7 GPa, the mantle rocks are diffusively equilibrated. This implies that the rare element content of saturated melts, i. e. melts being in equilibrium with the parent rock, is independent of both the rock modal composition and the melt fraction. Furthermore, the diffusive equilibrated nature of a rock means that all the REE abundances in mantle minerals can be expressed through only one of them. As a result, the saturated melt rare element abundances are predominately determined by the only essential parameter. This can be the basic reason for the similarity of rare element patterns in the world kimberlite provinces. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Науки про Землю Диффузионная уравновешенность мантийных пород Diffusive equilibration of upper mantle rocks Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Диффузионная уравновешенность мантийных пород |
| spellingShingle |
Диффузионная уравновешенность мантийных пород Арясова, О.В. Хазан, Я.М. Науки про Землю |
| title_short |
Диффузионная уравновешенность мантийных пород |
| title_full |
Диффузионная уравновешенность мантийных пород |
| title_fullStr |
Диффузионная уравновешенность мантийных пород |
| title_full_unstemmed |
Диффузионная уравновешенность мантийных пород |
| title_sort |
диффузионная уравновешенность мантийных пород |
| author |
Арясова, О.В. Хазан, Я.М. |
| author_facet |
Арясова, О.В. Хазан, Я.М. |
| topic |
Науки про Землю |
| topic_facet |
Науки про Землю |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Diffusive equilibration of upper mantle rocks |
| description |
Аналiз спостережуваних вмiстiв рiдкiсноземельних елементiв у клiнопiроксенi й гранатi ксенолiтiв кiмберлiтiв та оцiнка часу дифузiйної релаксацiї показує, що на глибинах, якi перевищують 6–7 ГПа, мантiйнi породи є дифузiйно врiвноваженими. Наслiдком цього є незалежнiсть рiдкiсноелементного складу насичених розплавiв, тобто розплавiв, що знаходяться у рiвновазi з материнськими породами, вiд модального складу останнiх i масового вмiсту розплаву. Бiльше того, в дифузiйно врiвноваженiй породi всi вмiсти у мантiйних мiнералах можуть бути вираженi через один з них. Внаслiдок цього вмiсти рiдкiсних i розсiяних елементiв у насиченому розплавi майже повнiстю визначаються єдиним iстотним параметром. Це може бути головною причиною подiбностi рiдкiсноелементних спектрiв у свiтових кiмберлiтових провiнцiях.
An analysis of the observed abundances of rare earth elements (REE) in clinopyroxene and garnet of kimberlite xenoliths and an estimate of the diffusion relaxation time indicate that, at depth in excess of 6 to 7 GPa, the mantle rocks are diffusively equilibrated. This implies that the rare element content of saturated melts, i. e. melts being in equilibrium with the parent rock, is independent of both the rock modal composition and the melt fraction. Furthermore, the diffusive equilibrated nature of a rock means that all the REE abundances in mantle minerals can be expressed through only one of them. As a result, the saturated melt rare element abundances are predominately determined by the only essential parameter. This can be the basic reason for the similarity of rare element patterns in the world kimberlite provinces.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8461 |
| citation_txt |
Диффузионная уравновешенность мантийных пород / О.В. Арясова, Я.М. Хазан // Доп. НАН України. — 2009. — № 4. — С. 100-106. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT arâsovaov diffuzionnaâuravnovešennostʹmantiinyhporod AT hazanâm diffuzionnaâuravnovešennostʹmantiinyhporod AT arâsovaov diffusiveequilibrationofuppermantlerocks AT hazanâm diffusiveequilibrationofuppermantlerocks |
| first_indexed |
2025-11-24T21:09:45Z |
| last_indexed |
2025-11-24T21:09:45Z |
| _version_ |
1850497634683322368 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
4 • 2009
НАУКИ ПРО ЗЕМЛЮ
УДК 552.323
© 2009
О.В. Арясова, Я. М. Хазан
Диффузионная уравновешенность мантийных пород
(Представлено академиком НАН Украины Старостенко)
Аналiз спостережуваних вмiстiв рiдкiсноземельних елементiв у клiнопiроксенi й гра-
натi ксенолiтiв кiмберлiтiв та оцiнка часу дифузiйної релаксацiї показує, що на гли-
бинах, якi перевищують 6–7 ГПа, мантiйнi породи є дифузiйно врiвноваженими. На-
слiдком цього є незалежнiсть рiдкiсноелементного складу насичених розплавiв, тобто
розплавiв, що знаходяться у рiвновазi з материнськими породами, вiд модального скла-
ду останнiх i масового вмiсту розплаву. Бiльше того, в дифузiйно врiвноваженiй породi
всi вмiсти у мантiйних мiнералах можуть бути вираженi через один з них. Внаслiдок
цього вмiсти рiдкiсних i розсiяних елементiв у насиченому розплавi майже повнiстю
визначаються єдиним iстотним параметром. Це може бути головною причиною подiб-
ностi рiдкiсноелементних спектрiв у свiтових кiмберлiтових провiнцiях.
Спектры редких и рассеянных элементов (РРЭ) в кимберлитах различных мировых про-
винций являются чрезвычайно сходными. Различие минимальных и максимальных содер-
жаний, наблюдаемых в различных провинциях, меньше разброса значений в пределах каж-
дой из них [1]. Это сходство спектров трудно объяснить в многопараметрических моделях,
в которых формирование редкоэлементного состава кимберлитов связывается с цепочкой
процессов, включающих плавление различных степеней нескольких резервуаров и метасо-
матический обмен расплавами между ними. В то же время, при просачивании расплава
сквозь твердую матрицу, неизбежно происходящем в процессе сегрегации кимберлитовых
жидкостей, формируется редкоэлементный спектр, который в пределе полного насыщения
не зависит от массового содержания расплава и модального состава материнских пород [1],
так что содержания РРЭ в мантийных минералах оказываются единственными существен-
ными параметрами, влияющими на обогащенность насыщенного расплава РРЭ. Необходи-
мым условием этой независимости является диффузионная уравновешенность мантийных
пород [1], которая, кроме того, означает, что все содержания некоторого элемента в мине-
ралах могут быть выражены через одно из них, т. е. только одно содержание в минералах
является независимым. Поэтому вопрос о диффузионной уравновешенности мантийных по-
род приобретает особое значение.
100 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №4
Рис. 1. Корреляция приведенных содержаний РЗЭ в клинопироксене CREE
cpx /DREE
cpx и гранате CREE
gt /DREE
gt
ксенолитов кимберлитов: 1 — Сибирь [2], 2, 3 — Южная Африка [3, 4], и 4 — полярная Канада [5].
Каждая точка соответствует одному РЗЭ в одном из ксенолитов. Атомные номера РЗЭ, в целом, возрастают
в направлении, показанном стрелкой
Наблюдательные свидетельства диффузионной уравновешенности в низах
литосферы и сублитосферной мантии. Признаком диффузионной уравновешенности
породы является равенство приведенных содержаний Ci/Di в модальных минералах.
На рис. 1 сопоставляются приведенные содержания редкоземельных элементов (РЗЭ)
в гранате и клинопироксене ксенолитов кимберлитов Сибири [2], Южной Африки [3, 4]
и полярной Канады (о. Сомерсет; [5]). Прямая соответствует полной корреляции, т. е. диф-
фузионному равновесию. Атомный номер РЗЭ на этом рисунке возрастает в направлении,
показанном стрелкой.
Как видно из рис. 1, в левой нижней части облака точек (тяжелые РЗЭ (ТРЗЭ)), приве-
денные содержания в клинопироксене и гранате коррелируют. Таким образом, распределе-
ние ТРЗЭ между мантийными минералами, по-видимому, соответствует диффузионному
равновесию. Поскольку никакой отбор точек по глубине не производился, можно заклю-
чить, что распределение ТРЗЭ между клинопироксеном гранатом мантийных ксенолитов
соответствует диффузионному равновесию во всем интервале глубин 2,5–6,0 ГПа. В пра-
вой верхней части облака точек на рис. 1 (легкие РЗЭ (ЛРЗЭ)) наблюдаются большой
разброс точек и очевидная неравновесность состава, поэтому требуется более детальный
анализ ситуации.
Характерное время установления диффузионного равновесия в породе зависит от вели-
чины коэффициента диффузии и размера зерен. Поскольку коэффициент диффузии воз-
растает с увеличением температуры [6, 7], можно ожидать, что с ростом глубины распреде-
ление примесей между минералами приближается к диффузионному равновесию. На рис. 2
показана зависимость отношения приведенных содержаний РЗЭ Ri = (Ci
cpx/Di
cpx)/(C
i
gt/D
i
gt)
(i = La, Ce, Nd, Yb) в клинопироксене и гранате ксенолитов Сибири [2], Южной Афри-
ки [3, 4] и о. Сомерсет [5] от давления. Как видно из рисунка, на малых глубинах RLa,
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №4 101
Рис. 2. Зависимость от давления отношения приведенных содержаний Ri = (Ci
cpx/Di
cpx)/(Ci
gt/Di
gt) (i = La,
Ce, Nd, Yb) лантана, церия, неодима и иттербия (а–г) в клинопироксене и гранате из ксенолитов Южной
Африки [3, 4], о. Сомерсет, Канада [5] и Сибири [2].
Линии — наилучшая линейная аппроксимация зависимости lg Ri от давления, построенная по всей выборке
данных для каждого из элементов. (Остальные обозначения см. рис. 1.)
RCe > 10, т. е. распределения лантана и церия далеки от равновесных, но с увеличени-
ем глубины отношение приведенных содержаний приближается к равновесному значению,
равному 1. Остаточный разброс может быть связан с вариациями размеров зерен, содер-
жаний в минералах, погрешностями в определении коэффициентов распределения или их
зависимостью от химического состава пород и термодинамических условий. В отличие от
лантана и церия, распределение неодима и, в особенности, иттербия между клинопиро-
ксеном и гранатом мало отличается от равновесного во всем интервале глубин 2,5–6 ГПа.
Можно ожидать, что на еще бóльших глубинах, где располагаются источники кимберлитов,
мантийные породы являются диффузионно-уравновешенными, т. е. выполняется основное
условие независимости содержаний редких элементов в насыщенном расплаве от модаль-
ного состава. Отметим также, что, по данным [8], распределение Nd и Sm между клинопи-
роксеном и гранатом эклогитов в ксенолитах якутских кимберлитов, также соответствует
диффузионному равновесию.
Время установления диффузионного равновесия в верхней мантии. Выяс-
ним, как зависит от глубины характерное время установления диффузионного равновесия.
В многофазных системах, к которым следует отнести не только частично расплавленные,
но и твердые горные породы (в последних, помимо нескольких кристаллических фаз, при-
сутствует аморфная пограничная фаза, играющая значительную роль, поскольку коэффи-
циент диффузии в ней, как и в расплаве, намного больше, чем в кристаллах [6, 7, 9, 10]),
102 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №4
равновесие устанавливается за счет диффузионного обмена между фазами. Поэтому в об-
щем случае время установления равновесия зависит не только от коэффициентов диффузии
и размеров зерен, но и от относительного содержания фаз и коэффициентов распределе-
ния между ними. Зависимость от фазового состава отсутствует в двух предельных случаях
абсолютно несовместимого (D = 0) и абсолютно совместимого (D = ∞) элементов. В этих
случаях оценку времени диффузионной релаксации td для сферического зерна радиусом R
можно получить аналитически.
Благодаря тому, что коэффициент диффузии κ в расплаве и пограничной фазе намного
превышает коэффициент диффузии в кристаллической среде [6, 7, 9, 10], можно прене-
бречь неоднородностью распределения примеси в аморфных фазах, а значит, пренебречь
вариациями ее содержания вдоль границы зерна. Поэтому пограничные условия одинако-
вы на всей поверхности зерна, и для сферических зерен диффузионная задача становится
сферически симметричной.
Если ввести безразмерные время τ = κt/R2 и радиус ρ = r/R, то решение диффузионной
задачи представляется в виде ряда по функциям Бесселя J1/2(λkρ):
C(ρ, τ) =
∞∑
k=1
ak
sin λkρ
λkρ
exp(−λ2
kτ),
причем коэффициенты разложения ak находятся из начальных, а параметры λk, контро-
лирующие сходимость ряда, — из граничных условий. Поскольку ряд сходится экспонен-
циально быстро, то безразмерное время релаксации τd определяется его первым слагаемым
τd = 1/λ2
1. Для абсолютно несовместимого элемента λ1 = π, а для абсолютно совмести-
мого λ1 является первым положительным корнем уравнения tg λ = λ, т. е. λ1 ≈ 1,43π.
В итоге находим, что для абсолютно несовместимого элемента τd = 0,101, а для абсолютно
совместимого — τd = 0,0495.
Таким образом, безразмерное время диффузии для ТРЗЭ, которые приближенно можно
считать совместимыми, вдвое меньше, чем для существенно некогерентных ЛРЗЭ. Кроме
того, в клинопироксене коэффициент диффузии быстро возрастает с увеличением совме-
стимости РЗЭ (при t = 1300 ◦С коэффициент диффузии иттербия более чем на порядок
превышает коэффициент диффузии лантана [6]). Для диффузии РЗЭ в пиропе этот эффект
не обнаружен [7], однако при 1300 ◦С коэффициенты диффузии церия, самария, диспрозия
и иттербия в пиропе более чем на порядок выше, чем коэффициенты диффузии лантана
в диопсиде [7]. Как следствие, характерное время диффузионной релаксации ТРЗЭ ока-
зывается примерно на полтора порядка меньше, чем ЛРЗЭ. Это отличие, вероятнее всего,
и объясняет тот факт, что распределение ТРЗЭ между клинопироксеном и гранатом ока-
зывается равновесным во всем разрезе литосферы.
Интересно также оценить, как изменяется с глубиной абсолютное значение характерного
времени диффузионной релаксации td = τdR
2/κ в верхней мантии. На рис. 3 показано, как
зависит от давления характерное время релаксации td для диффузии лантана, который
приближенно можно считать абсолютно несовместимым, в сферических зернах клинопи-
роксена (рис. 3, a) и граната (рис. 3, б ) радиусом R = 1 мм. Коэффициенты диффузии
рассчитывались по лабораторным данным [6, 7] вдоль геотерм, построенных по “низкотем-
пературным” ксенолитам кимберлита Jericho, кратон Слэйв, Канада [11] (тонкая линия),
и по данным термобарометрии ксенолитов кимберлита Nikos, о. Сомерсет, Канада [5] (штри-
ховая линия). Эти геотермы приближенно соответствуют тепловому потоку на поверхнос-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №4 103
Рис. 3. Изменение характерного времени диффузии td (млн лет) лантана в сферическом зерне клинопи-
роксена (a) и граната (б ) радиусом R = 1 мм вдоль геотерм, наблюдаемых по ксенолитам кимберлитов
Jericho, поле Лак де Грас, Канада [11] (тонкая линия) и Nikos, о. Сомерсет, Канада [5] (штриховая линия),
а также вдоль “влажного” солидуса перидотита, содержащего 0,1% воды (сплошная полужирная линия),
построенного с использованием параметризации [13]
ти 40 и 44 мВт/м2 [12] соответственно. Различие между геотермами связано, согласно [12],
с тем, что юрский кимберлит Jericho расположен в центральной, т. е. более холодной, ча-
сти кратона Слэйв, а меловой кимберлит Nikos — на его периферии и/или тепловой режим
изменился за время от юры до мела. Сплошной полужирной линией на рис. 3 показано изме-
нение времени диффузионной релаксации вдоль “влажного” солидуса перидотита (0,1% по
массе Н2О), построенного с использованием параметризации [13].
Как видно из рис. 3, медленнее всего (при одинаковом размере зерен) устанавлива-
ется равновесное распределение ЛРЗЭ в зернах клинопироксена. При этом на глубинах
менее 5 ГПа (150–160 км) характерное время установления равновесия, как для “невозму-
щенной” (Jericho), так и для “возмущенной” (Nikos) геотерм, превышает 1 млрд лет. На
глубинах 6 3 ГПа время установления равновесия даже при температуре солидуса боль-
ше 30 млн лет, что, вероятно, превышает продолжительность существования расплавов
на этих глубинах. В то же время глубже ∼ 7 ГПа время установления равновесия не до-
стигает 10 млн лет даже для наиболее холодной “невозмущенной” кратонной геотермы,
регистрируемой в центре кратона Слэйв, а при температурах, соответствующих геотерме,
наблюдаемой по ксенолитам кимберлита Nikos, или солидусу “влажного” перидотита, диф-
фузионное равновесие устанавливается с геологической точки зрения мгновенно. Отметим,
что если размеры зерен отличаются от 1 мм, то кривые на рис. 3 сместятся вверх или вниз
в соответствии с квадратичной зависимостью времени диффузии от радиуса зерна.
104 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №4
Эти оценки объясняют, в частности, почему следы метасоматизма в виде неравно-
весных сильно обогащенных интерстициальных слоев, в которых размещается до 90–99%
ЛРЗЭ [3, 4], сохраняются на глубинах < 3–4 ГПа в течение длительного времени, тогда как
более 90% ТРЗЭ содержатся в модальных минералах, т. е. распределены равновесно.
Таким образом, оценки времени диффузионной релаксации подтверждают, что распре-
деление ЛРЗЭ в мантийных породах с увеличением глубины быстро приближается к диф-
фузионному равновесию. При этом ТРЗЭ достигают диффузионного равновесия уже на
сравнительно небольших глубинах. Поэтому есть все основания считать, что в источни-
ках кимберлитового магматизма мантийные породы являются диффузионно-уравновешен-
ными, т. е. выполняется наиболее важное условие независимости насыщенных спектров РЗЭ
от модального состава пород и массового содержания расплава. Напомним также еще одно
важное следствие диффузионной уравновешенности, о котором упоминалось выше, — со-
держание только в одном из минералов является независимым, так что состав насыщенного
расплава определяется, фактически, одним параметром.
Работа частично финансирована грантом для молодых ученых (Постановление Президиума
НАН Украины № 57 от 20.02.2008 г.).
1. Khazan Y., Fialko Y. Why do kimberlites from different provinces have similar trace element patterns? //
Geochem. Geophys. Geosyst. – 2005. – 6, Q10002, doi: 10.1029/2005GC000919.
2. Соловьева Л.В., Лаврентьев Ю.Г., Егоров К.Н. и др. Генетическая связь деформированных пери-
дотитов и мегакристов граната из кимберлитов с астеносферными расплавами // Геология и геофи-
зика. – 2008. – 49, № 4. – С. 281–301.
3. Grégoire M., Bell D., le Roex A. Garnet lherzolites from the Kaapvaal craton (South Africa): Trace element
evidence for metasomatic history // J. Petrol. – 2003. – 44. – P. 629–657.
4. Simon N. S. C., Carlson R.W., Pearson D.G., Davies G.R. The origin and evolution of the Kaapvaal
cratonic lithospheric mantle // Ibid. – 2007. – 48. – P. 589–625.
5. Schmidberger S., Francis D. Constraints on the trace element composition of the Archean mantle root
beneath Somerset Island, Arctic Canada // Ibid. – 2001. – 42. – P. 1095–1117.
6. Van Orman J., Grove T., Shimuzu N. Rare earth element diffusion in diopside: Influence of temperature,
pressure and ionic radius, and an elastic model for diffusion in silicates // Contrib. Mineral. Petrol. –
2001. – 141. – P. 687–703.
7. Van Orman J., Grove T., Shimuzu N., Layne G. Rare earth element diffusion in a natural pyrope single
crystal at 2.8 GPa // Ibid. – 2002. – 142. – P. 416–424.
8. Snyder G.A., Taylor L. A., Crozaz G. et al. The origins of Yakutian eclogite xenoliths // J. Petrol. –
1997. – 38. – P. 85–113.
9. Liang Y., Cherniak D. J., Morgan Z. T., Hess P.C. Eu2+ and REE3+ diffusion in enstatite, diopside,
anorthite, and a silicate melt: a database for understanding kinetic fractionation of REE in the lunar
mantle and crust // Lunar and Planetary Science XXXV, Lunar and Planetary Institute. – Houston,
Texas. – March 2004. – Abstract No 1894.
10. Yund R.A. Rates of grain boundary diffusion through enstatite and forsterite reaction rims // Contrib.
Mineral. Petrol. – 1997. – 126. – P. 224–236.
11. Kopylova M.G., Russel J. K., Cookenboo H. Petrology of Peridotite and Pyroxenite Xenoliths from the
Jericho Kimberlite: Implications for the Thermal State of the Mantle beneath the Slave Craton, Northern
Canada // J. Petrol. – 1999. – 40. – P. 79–104.
12. Schmidberger S., Francis D. Nature of mantle roots beneath the North American Craton: mantle xenolith
evidence from Somerset Island kimberlites // Lithos. – 1999. – 48. – P. 195–216.
13. Katz R., Spiegelman M., Langmuir C. A new parametrization of hydrous mantle melting // Geochem.
Geophys. Geosyst. – 2003. – 4, No 9. – 1073, doi: 10.1029/2002GC000433.
14. Simon N., Irvine G., Davies G. et al. The origin of garnet and clinopyroxene in ‘depleted’ Kaapvaal
peridotites // Lithos. – 2003. – 71. – P. 289–322.
Поступило в редакцию 28.08.2008Институт геофизики им. С.И. Субботина
НАН Украины, Киев
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №4 105
O.V. Aryasova, Ya. M. Khazan
Diffusive equilibration of upper mantle rocks
An analysis of the observed abundances of rare earth elements (REE) in clinopyroxene and garnet
of kimberlite xenoliths and an estimate of the diffusion relaxation time indicate that, at depth in
excess of 6 to 7 GPa, the mantle rocks are diffusively equilibrated. This implies that the rare element
content of saturated melts, i. e. melts being in equilibrium with the parent rock, is independent of
both the rock modal composition and the melt fraction. Furthermore, the diffusive equilibrated nature
of a rock means that all the REE abundances in mantle minerals can be expressed through only
one of them. As a result, the saturated melt rare element abundances are predominately determined
by the only essential parameter. This can be the basic reason for the similarity of rare element
patterns in the world kimberlite provinces.
106 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №4
|