Инд. авторы:	Шарапов В.Н., Томиленко А.А., Перепечко Ю.В., Чудненко К.В., Мазуров М.П
Заглавие:	Физико-химическая динамика развития флюидных надастеносферных систем под сибирской платформой
Библ. ссылка:	Шарапов В.Н., Томиленко А.А., Перепечко Ю.В., Чудненко К.В., Мазуров М.П Физико-химическая динамика развития флюидных надастеносферных систем под сибирской платформой // Геология и геофизика. - 2010. - Т.51. - № 9. - С.1329-1355. - ISSN 0016-7886.
Идентиф-ры:	РИНЦ: 15249904;
Реферат:	rus: Предложена математическая модель двухскоростной неизотермической динамики взаимодействия конвектирующей верхней мантии с многослойной литосферой с локальными проницаемыми зонами. На основе статистической обработки базы данных валовых составов флюидов из мантийных пород под Сибирской платформой (СП) и метаморфических пород гранулитовой и амфиболитовой фаций земной коры обсуждаются проблемы задания начальных и граничных условий для описания процессов динами- ки конвективного плавления в проницаемых зонах над астенолинзами. Для определения природы уста- новленного линейного тренда соотношений СО2-Н2О, которые составляют основную массу флюида во включениях, рассмотрена 2D динамика формирования полей Т и Р с сопутствующей физико-химической динамикой гетерофазного взаимодействия надастеносферного магматогенного флюида с деплетирован- ными породами литосферной мантии. Проведенный комплекс экспериментальных и вычислительных исследований с ксенолитами по- род литосферы СП и метаморфизованных толщ земной коры в отношении валового состава и природы в них флюидной фазы показал, что: метаморфические породы нижней коры в отношении валового со- става газовой фазы существенно отличаются в амфиболитовой и гранулитовой фациях от пород мантий- ной литосферы; порядка 80 % наблюденных валовых составов газовой фазы в минералах ультрабазитов литосферной мантии относятся к относительно окисленным продуктам переуравновешивания надасте- носферных магматогенных флюидов, преобразовывавшихся в зонах региональных разломов; основным фактором переуравновешивания таких гетерофазных равновесий является периодически проявляющая- ся декомпрессия толщ литосферной мантии в зонах глубинных разломов СП; информация по составам газовой фазы в первичных включениях в минералах изверженных пород может служить основанием для расчета виртуального состава астеносферных флюидов. eng: A mathematical model is proposed for the two-velocity nonisothermal dynamics of the interaction between the convecting upper mantle and the multilayer lithosphere with local permeable zones. Based on the statistical processing of data on the bulk compositions of fl uids from mantle rocks beneath the Siberian Platform (SP) and the Earths crustal metamorphic rocks of granulite and amphibolite facies, we discuss the problems of specifying the initial and boundary conditions for the description of the dynamics of convective melting in permeable zones above asthenosphere. To determine the nature of the established linear CO2-H2O trend (these are the main fl uids of inclusions), we consider the 2D dynamics of formation of the T and P fi elds and the accompanying physicochemical dynamics of heterophase interaction between supra-asthenosphere magmatogene fl uids and depleted rocks of the lithospheric mantle. The performed experimental and computational studies of the bulk composition and nature of the fl uid phase in rock xenoliths from the SP lithosphere and Earths crustal metamorphosed strata showed that: (1) the gas phase of lower-crustal metamorphic rocks differs signifi cantly in bulk composition from the gas phase of mantle lithosphere rocks, (2) about 80 % of the gas phase in the minerals of lithospheric mantle ultrabasites are oxidized products of the re-equilibration of supra-asthenosphere magmatogene fl uids transformed in regional fault zones; (3) a periodic decompression of lithospheric mantle strata in the SP deep-fault zones is the main factor of this re-equilibration; (4) data on the composition of the gas phase in primary inclusions in minerals of igneous rocks can be used to calculate the virtual composition of asthenospheric fl uids.
Ключевые слова:	metasomatism; re-equilibration of gases; Мантийные флюиды; физико-химическая динамика; метасоматоз; Physicochemical dynamics; Mantle fl uids; переуравновешивание газов;
Издано:	2010
Физ. хар-ка:	с.1329-1355
Цитирование:	1. Ащепков И.В. Глубинные ксенолиты Байкальского рифта. Новосибирск, Наука, 1991, 160 с. 2. Башкиров А.Н., Новак Ф.И., Локтев С.М., Камзолкин В.В. О каталитической активности некоторых природных силикатных минералов в синтезе из окиси углерода и водорода // Химия и технология топлива, 1956, № 3 с. 38-40. 3. Бессонова Е.П., Шарапов В.Н., Чудненко К.В., Черепанова В.К. Новые возможности модели тепловой и физико-химической динамики для описания вулканогенных эпитермальных месторождений (на примере Асачинского месторождения) // Докл. РАН, 2010, с. 521-525. 4. Бычинский В.А., Карпов И.К., Коптева А.В., Чудненко К.В. Полное и метастабильное равновесие углеводородов в земной коре и верхней мантии // Отечественная геология, 2005, № 2, с. 65-74. 5. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., Гос. изд-во ФМЛ, 1963, 698 с. 6. Гантимуров А.А. К устойчивости графита в эндогенных процессах // Петрология флюидно-силикатных систем. Новосибирск, Наука, 1987, с. 56-66. 7. Гиваргизов Е.И. Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара. М., Наука, 1977, 298 с. 8. Годунов С.К. Элементы механики сплошных сред. М., Наука, 1978, 304 c. 9. Головин А.В., Шарыгин В.В., Похиленко Н.П. Расплавные включения во вкрапленниках оливина из неизмененных кимберлитов трубки Удачная-Восточная (Якутия): некоторые аспекты эволюции кимберлитовых магм на поздних стадиях кристаллизации // Петрология, 2007, т. 15, № 2, с. 178-195. 10. Доровский В.Н. Континуальная теория фильтрации // Геология и геофизика, 1989 (7), с. 39-45. 11. Доровский В.Н., Перепечко Ю.В. Феноменологическое описание двухскоростных сред с релаксирующими касательными напряжениями // ПМТФ, 1992, № 3, с. 56-62. 12. Дородницын А.А. Использование математических методов в геологических исследованиях // Изв. АН СССР. Сер. геол., 1965, № 11, с. 3-10. 13. Ефимова Э.С., Соболев Н.В., Поспелова Л.Н. Включения сульфидов в алмазах и особенности их парагенеза // Зап. ВМО, 1983, т. 112, № 3, с. 300-310. 14. Жимулев Е.И., Сонин В.М., Чепуров А.И., Томиленко А.А. Хроматографическое изучение условий образования кристаллов алмаза ромбододекаэдрического габитуса // Геология рудных месторождений, 2009, т. 51, № 3, с. 272-275. 1352 15. Зедгенизов Д.А., Рагозин А.Л., Шацкий В.С. Хлоридно-карбонатный флюид в алмазах из ксенолита эклогита // Докл. РАН, 2007, т. 415, № 6, с. 800-803. 16. Зеленский М.Е. Транзит элементов и условия минералообразования в зонах разгрузки высокотемпературных фумарол на вулкане Мутновском (Камчатка): Автореф. дис. … к.г.-м.н. Новосибирск, ОИГГМ СО РАН, 2003, 20 с. 17. Зубков В.С. К вопросу о составе и формах нахождения флюида системы С-Н- N-O-S в Р-Т условиях верхней мантии // Геохимия, 2001, № 2, с. 131-145. 18. Зубков В.С. Термодинамическое моделирование системы С-Н- N-O-S в Р-Т условиях верхней мантии. Иркутск, Вестник ГеоИГУ, 2005, 165 с. 19. Кадик А.А. Восстановленные флюиды мантии: связь с химической дифференциацией планетарного вещества // Геохимия. 2003, № 9, с. 928-940. 20. Кадик А.А., Луканин О.А. Дегазация верхней мантии при плавлении. М., Наука, 1986, 97 с. 21. Кадик А.А.., Соболев Н.В., Жаркова Е.В., Похиленко Н.П. Окислительно-восстановительные условия формирования алмазоносных перидотитовых ксенолитов из кимберлитовой трубки Удачная (Якутия) // Геохимия, 1989, № 8, с. 1120-1135. 22. Кадик А.А., Жаркова Е.В., Ефимова Э.С., Соболев Н.В. Окислительно-восстановительные условия формирования кристаллов алмазов: электрохимические исследования // Докл. РАН, 1997, т. 357, № 5, с. 671-675. 23. Карпов И.К., Чудненко К.В., Бычинский В.А. СЕЛЕКТОР (программное средство расчета химических равновесий минимизацией термодинамических потенциалов). Иркутск, ИГХ СО РАН, 1994, 123 с. 24. Кутыев Ф.Ш., Шарапов В.Н. Петрогенезис под вулканами. М., Недра, 1979, 170 с. 25. Летников Ф.А., Карпов И.К., Киселев А.И., Шкандрий Б.О. Флюидный режим земной коры и верхней мантии. М., Наука, 1977, 216 с. 26. Мандельбаум Л.И., Леонтович М.А. К теории поглощения звука в жидкостях // ЖЭТФ, 1937, т. 7, с. 438-449. 27. Модельный анализ внутриплитных мантийно-коровых рудообразующих систем. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 2009, 409 с. 28. Никулин В.И., Лелюх М.И., Фон-дер-Флаас Г.С. Алмазопрогностика. Иркутск, АЛРОСА, 2001, 311 с. 29. Осоргин Н.Ю. Хроматографический анализ газовой фазы в минералах (методика, аппаратура, методология) / Препринт № 11. Новосибирск, ОИГГМ СО РАН, 1990, 19 с. 30. Перепечко Ю.В. Отдельные вопросы континуальной теории фильтрации: Автореф. дис. … к.ф.- м.н. Новосибирск, НГУ, 1993, 20 с. 31. Перепечко Ю.В., Шарапов В.Н. Динамика плавления в океанической верхней мантии // Геология и геофизика, 2001, т. 42 (8), с. 1237-1248. 32. Похиленко Л.Н., Федоров И.И., Похиленко Н.П., Томиленко А.А. Флюидный режим формирования мантийных пород по данным хроматографического анализа и термодинамическим расчетам // Геология и геофизика, 1994, т. 35 (4), с. 67-70. 33. Ротман А.Я. Субщелочные базиты кимберлитоконтролирующих структур восточной части Сибирской платформы: Автореф. дис. … д.г.-м.н. Новосибирск, ОИГГМ СО РАН, 2002, 42 с. 34. Симаков С.К. Физико-химические условия образования алмазоносных парагенезисов эклогитов в породах верхней мантии и земной коры. Магадан, СВНЦ ДВО РАН, 2003, 157 с. 35. Соболев Н.В., Ефимова Э.С., Коптиль В.И., Лаврентьев Ю.Г., Соболев В.С. Включение коэсита, граната и омфацита в якутских алмазах - первая находка парагенеза коэсита // Докл. АН СССР, 1976, т. 230, № 6, с. 1442-1444. 36. Соболев Н.В., Ефимова Э.С., Поспелова Л.Н. Самородное железо в алмазах Якутии и его парагенезис // Геология и геофизика, 1981 (12), с. 25-29. 37. Соболев Н.В., Логвинова А.М., Ефимова Э.С. Сингенетические включения флогопита в алмазах кимберлитов: свидетельство роли летучих в образовании алмазов // Геология и геофизика, 2009, т. 50 (12), с. 1588-1606. 38. Соловьева Л.В., Владимиров Б.М., Днепровская Л.В., Масловская М.И., Брандт С.Б. Кимберлиты и кимберлитоподобные породы. Вещество верхней мантии под древними платформами. Ново- сибирск, Наука, 1994, 256 с. 39. Таран Ю.А., Новак Ф.И., Антощук И.А., Башкиров А.Н. Каталитические свойства вулканических пород в синтезе углеводородов из окиси углерода и водорода // Докл. АН СССР, 1981, т. 257, № 5, с. 1158-1161. 40. Ткаченко С.И., Портер Р.П., Коржинский М.А., ван Берген М.Д., Шмулович К.И., Штейнберг Г.С. Изучение процессов рудо- и минералообразования из высокотемпературных фумарольных газов на вулкане Кудрявый, остров Итуруп, Курильские острова // Геохимия, 1999, № 4, с. 410-422. 41. Томиленко А.А. Флюидный режим минералообразования в континентальной литосфере при высоких и умеренных давлениях по данным изучения флюидных и расплавных включений в минералах: Автореф. дис. … д.г.-м.н. Новосибирск, ОИГГМ СО РАН, 2006, 40 с. 42. Томиленко А.А., Ковязин С.В. Первичные расплавные и флюидные включения в оливинах из кимберлитов трубки Удачная-Восточная, Якутия // Петрология литосферы и происхождение алмаза: Тез. докл. Междунар. симпозиума, посвящ. 100-летию со дня рождения акад. В.С. Соболева, Новосибирск, 5-7 июня 2008 г. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 2008а, 99 с. 43. Томиленко А.А., Ковязин С.В. Формирование коронарных структур вокруг оливина в анортозитах Коростеньского плутона, Украинский щит: минералогия, геохимия, флюидные включения // Петрология, 2008б, т. 16, № 1, с. 92-109. 44. Томиленко А.А., Рагозин А.Л., Шацкий В.С., Шебанин А.П. Вариации состава флюидной фазы в процессе кристаллизации природных алмазов // Докл. РАН, 2001, т. 378, № 6, с. 802-805. 45. Томиленко А.А., Шацкий В.С., Ковязин С.В., Овчинников Ю.А. Расплавные и флюидные включения в ксенолите анортозита из кимберлитовой трубки Удачная, Якутия // Докл. РАН, 2002, т. 387, № 4, с. 524-527. 46. Томиленко А.А., Ковязин С.В., Похиленко Л.Н., Соболев Н.В. Первичные углеводородные включения в гранате алмазоносного эклогита из кимберлитовой трубки Удачная, Якутия // Докл. РАН, 2009, т. 426, № 4, с. 533-536. 47. Федоров И.И., Чепуров А.И., Осоргин Н.Ю., Сокол А.Г., Петрушин Е.И. Моделирование компонентного состава флюида С-Н-О в равновесии с графитом и алмазом при высоких температурах и давлениях // Геология и геофизика, 1992 (4), с. 72-79. 48. Халатников И.М. Теория сверхтекучести. М., Наука, 1971, 320 с. 49. Чепуров А.И., Томиленко А.А., Шебанин А.П., Соболев Н.В. Флюидные включения в природных алмазах из россыпей Якутии // Докл. РАН, 1994, т. 336, № 5, с. 662-665. 50. Чудненко К.В. Теория и программное обеспечение метода минимизации термодинамических потенциалов для решения геохимических задач: Автореф. дис. … д.г.-м.н. Иркутск, ИГХ СО РАН, 2007, 54 с. 51. Чудненко К.В., Карпов И.К., Мазухина С.И., Бычинский В.А., Артименко М.В. Динамика мегасистем в геохимии: формирование базовых моделей процессов и алгоритмы имитации // Геология и геофизика, 1999, т. 40 (1), с. 44-60. 52. Чупин В.П., Томиленко А.А., Чупин С.В. Происхождение гранулитовых комплексов: результаты изучения расплавных и флюидных включений в цирконе и породообразующих минералах // Геология и геофизика, 1993, т. 34 (12), с. 116-131. 53. Шарапов В.Н., Кудрявцева О.В. К оценке термодинамических параметров фазовой границы Мохо под областью развития траппов на Сибирской платформе и Западно-Сибирской плите // Геология и геофизика, 2003, т. 44 (10), с. 993-1005. 54. Шарапов В.Н., Кудрявцева О.П. О возможных вариациях плотности пород океанической литосферы над горячими точками при дистилляции летучих из мантийных магматических очагов // Докл. РАН, 2005, т. 403, с. 393-398. 55. Шарапов В.Н., Акимцев В.А., Доровский В.Н., Перепечко Ю.В., Черепанов А.Н. Динамика развития рудно-магматических систем зон спрединга. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 2000, 414 с. 56. Шарапов В.Н., Ионе К.Г., Мазуров М.П., Мысов В.М., Перепечко Ю.В. Геокатализ и эволюция мантийно-коровых магматогенных флюидных систем. Новосибирск, Академическое изд-во «Гео», 2007, 186 с. 57. Шарапов В.Н., Перепечко Ю.В., Перепечко Л.Н., Рахменкулова И.Ф. Природа мантийных источников пермотриасовых траппов Западно-Сибирской плиты и Сибирской платформы // Геология и геофизика, 2008, т. 49 (7), с. 652-666. 58. Шарапов В.Н., Чудненко К.В., Мазуров М.П., Перепечко Ю.В. Физико-химическое моделирование метасоматической зональности литосферы под кратонами Сибирской платформы // Геология и геофизика, 2009, т. 50 (12), с. 1428-1442. 59. Шмонов В.М., Витовтова В.М., Жариков А.В. Флюидная проницаемость пород земной коры. М., Научный мир, 2002, 216 с. 60. A handbook of physical constants / Ed. T.J. Ahrens. Washington, DC, AGU Reference Shelf, 1995, 368 p. 61. Anderson T., O`Reily S.Y., Hofmann A.W. The trapped fl uid phase in upper mantle xenoliths from Victoria, Australia: implications for mantle metasomatism // Contr. Miner. Petrol., 1984, v. 88, № 1-2, p. 72-85. 62. Berman R.G. Internally-consistent thermodynamic data for minerals in the systems: Na2O-K2O- CaO-MgO-FeO-Fe2O3-Al2O3-SiO2-TiO2-H2O-CO2 // J. Petrol., 1988, v. 29, p. 445-552. 63. Chase M.W., Davies C.A., Downey J.R., Fruip D.L., McDonald R.A., Seveerud A.N. IANAF Thermodynamical Tables Third Edition // J. Phys. Chem. Ref. Data, 1985, v. 14, Sup. 1, part 1, 926 p.; part 2, 1856 p. 64. Coffi n M.F., Eldholm O. Large igneous provinces: crustal structure, dimensions, and external consequences // Rev. Geophys., 1994, v. 32, p. 1-36. 65. Green D. Mantle temperatures. 2006./ http://www.MantlePlume.org. 66. Green D.H., Fallon T.J. Primary magmas at mid-ocean ridges, «hot-spots», other intraplate settings: constraints on potential temperature // Plates, plumes and paradigms. Geol Soc. Amer. Sp. paper 388, 2005, p. 217-248. 67. Holland T.J.B., Powell R. An internally consistent thermodynamic data set for phases of petrological interest // J. Metamor. Geol., 1998, v. 16, № 3, p. 309-343. 68. Holloway J.R. Volatile interaction in magmas // Thermodynamics of minerals and melts. New York, Springer, Verlag, 1981, p. 277-293. 69. Holloway J.R. Igneous fl uid // Rev. Geol. Miner. Soc. Amer., 1987, v. 7, p. 211-233. 70. Kamenetsky V.S., Kamenetsky M.B., Sharygin V.V., Faure K., Golovin A.V. Chloride and carbonate immiscible liquids at the closure of the kimberlite magma evolution (Udachnaya-East kimberlite, Siberia) // Chem. Geol., 2007, v. 237, p. 384-400. 71. Large Igneous Provinces of Asia, mantle plumes and metallogeny: abstracts of the International Symposium, Novosibirsk, 13-16 August 2007. Novosibirsk, Publishing House of SB RAS, 2007, 157 р. 72. Large Igneous Provinces of Asia, mantle plumes and metallogeny: abstracts of the International Symposium, Novosibirsk, 6-9 August 2009. Novosibirsk, Publishing House of SB RAS, 2009, 431 p. 73. Maruyma Sh. Plume tectonics // J. Geol. Soc. Japan, 1994, v. 100, № 1, p. 24-34. 74. Patankar S. Numerical heat transfer and fl uid fl ow. New York, Hemisphere Publishing Corporation, 1980, 151 p. 75. Perepechko L.N. Investigation of heat mass transfer processes in the boundary layer with injection // Archives of Thermodynamics, 2000, v. 21, № 3-4. p. 41-54. 76. Plates, plumes, and paradigms / Eds. G.R. Foulger, J.H. Natland, D.C. Precnall, D.L. Anderson // Geol. Soc. Amer. Spec. Paper 388, 2005, 861 p. 77. Pokhilenko N.P., Sobolev N.V., Kuligin S.S., Shimizu N. Peculiarities of distribution of pyroxenite paragenesis garnets in Yakutian kimberlites and some aspects of the evolution of the Siberian Craton lithospheric mantle // Proceedings of the VII International Kimberlite Conference, University of Cape Town, South Africa, April 11-17, 1998. V. II. Cape Town, 1999, p. 689-698. 78. Pysklywec R.N., Cruden A.R. Couple crust-mantle dynamics and intraplate tectonics: two-dimensional numerical and three-dimensional modeling // Geochem. Geophys. Geosystems, 2004, v. 5. Q10003, doi: 10. 1029/2004GC000748. 79. Reid R., Prausnitz J., Sherwood T. The properties of gases and liquids, 3rd ed. New York, McGrawHill Book Company, 1977, 529 p. 80. Rock physics and phase relations: a handbook of physical constants / Ed. T.J. Ahrens. Washington, AGU Ref. Shelf 3, 1995, 205 p. 81. Rosenbaum J.M., Zindler F., Rubenstone J.L. Mantle fl uids: evidence from fl uid inclusions// Geochim. Cosmochim. Acta, 1996, v. 60, № 17, р. 3229-3252. 82. Saxena S.K. Oxidation state of mantle // Geochim. Cosmochim. Acta, 1989, v. 53, № 1, р. 89-95. 83. Saxena S.K., Fai Y. Fluid mixtures in the C-H-O system at high pressure and temperature// Geochim. Cosmochim. Acta, 1988, v. 52, № 2, p. 505-512. 84. SUPCRT98 database - http//zonvark.wustl.edu/geopig 85. Taylor W.R., Green D.H. The role of reduced C-O-H fl uids in mantle fl uids partial malting // Kimberlites and related rocks. Sydney, Geol Soc. Australia, 1988, v. 94, № В4, р. 4146-4158.; 86. Tomilenko A.A., Palyanov Y.N., Kovyazin S.V., Shebanin A.P. Melt and fl uid inclusions in diamonds and minerals of mantle xenoliths as a source of information on mantle fl uids // 9th International Kimberlite Con ference, Frankfurt-Main, Germany, 16-24 August 2008. Extended Abstract. Frankfurt-Main, 2008, p. A- 00375 . 87. Tomilenko A.A., Kovayzin S.V., Dublyansky Y.V., Pokhilenko L.N. Primary melt and fl uid inclusions in minerals from kimberlites of the Udachnaya-Vostochnaya pipe, Yakutia // Fluid and melt inclusions: using 1355 bubbles to decode the Earth. European current research on fl uid inclusions. Abstracts Volume. 21-27 September 2009, Granada, Spain, 2009, p. 255-256. 88. Tutner S., Hawkesworth C., Gallagher K., Stewart K., Peate D.W., Mantovani M.S. Mantle plumes, fl ood basalts, and thermal models for generation beneath continents: assessment of a conductive heating model and application to the Parana // J. Geophys. Res., 1996, v. 101, p. 11503-11518 89. Yokokawa H. Tables of thermodynamic properties of inorganic compounds // J. Nat. Chem. Lab. Indus., Tsukuba Ibaraki. Jap., 1988, v. 83, p. 27-118. 90. Zolotov M.Yu., Shock E.L. A thermodynamic assessment potential syntesis of condensed hydrocarbons during cooling and dulation of volcanic gases // J. Geophys. Res., 2000, v. 105, p. 539-549.