Nitrogen and noble gases reveal a complex history of metasomatism in the Siberian lithospheric mantle
Nitrogen and noble gases reveal a complex history of metasomatism in the Siberian lithospheric mantle
复制标题
氮气和稀有气体揭示了西伯利亚岩石圈地幔复杂的交代作用历史
DOI：
10.1016/j.epsl.2020.116707
复制
发表时间：
2021
影响因子：
5.3
通讯作者：
Broadley, Michael W.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Barry, Peter H.;Broadley, Michael W.
西伯利亚溢流玄武岩 (SFB) 在二叠纪末期 (~ 250 Ma) 喷发，是对西伯利亚次大陆岩石圈地幔 (SCLM) 下方根深蒂固的地幔柱的响应。地幔柱与岩石圈的相互作用会导致 SCLM 的结构和化学发生显着变化，并引发先前储存在稳定克拉通内的交代物质的释放。在这里，我们通过测量从金伯利岩中回收的两套岩石学上不同的橄榄岩捕虏体的 11 个样品中的氮丰度和同位素 (δ 15 N) 来研究西伯利亚-SCLM (S-SCLM) 的性质，这些橄榄岩包体包括 SFB 的喷发：360 Myr 老 Udachnaya 管和 160 Myr 老 Obnazhennaya 管。氮同位素（δ 15 N）值范围从-5.85±1.29‰到+ 3.94±0.63‰，涵盖了枯竭的大洋中脊玄武岩（MORB）地幔（DMM；-5±2‰）和羽源（+ 3±2‰）端元之间的整个范围。此外，我们还提供了相同两套样品的氖气 (n= 7) 和氩气 (n= 8) 丰度和同位素结果。 20 Ne/22 Ne 和 21 Ne/22 Ne 的范围分别为类大气值 9.88 至 11.35 和 0.0303 至 0.0385，表明 DMM 和羽流衍生成分的混合物。氩同位素 (40 Ar/36 Ar) 范围为 336.7 至 1122，与 40 Ar 含量呈正相关。我们展示了西伯利亚捕虏体的挥发性系统学：（1）展示了古代交代和/或回收特征的证据，（2）展示了随后的羽状再受精的证据，我们将其归因于SFB的安置。交代流体富含放射性气体，并且具有较高的 Br/Cl 和 I/Cl 值，与古代俯冲地壳成分一致。交代成分以轻 N 同位素特征为标志，表明它可能来自缺氧的太古代俯冲源。总而言之，这些 N 2-Ne-Ar 同位素结果表明，地幔柱撞击已经深刻地改变了 S-SCLM，并且 N、Ne 和 Ar 同位素是 S-SCLM 交代作用的敏感示踪剂。渗透到 S-SCLM 的交代流体会存档“俯冲指纹”，可用于探测相对挥发性元素回收效率，从而深入了解地球历史上地表和地幔储层之间的挥发物传输。
The Siberian flood basalts (SFB) erupted at the end of the Permian period (∼ 250 Ma) in response to a deep-rooted mantle plume beneath the Siberian Sub-Continental Lithospheric Mantle (SCLM). Plume-lithosphere interaction can lead to significant changes in the structure and chemistry of the SCLM and trigger the release of metasomatic material that was previously stored within the stable craton. Here, we investigate the nature of the Siberian-SCLM (S-SCLM) by measuring nitrogen abundances and isotopes (δ 15 N) in 11 samples of two petrologically-distinct suites of peridotitic xenoliths recovered from kimberlites which bracket the eruption of the SFB: the 360 Myr old Udachnaya and 160 Myr old Obnazhennaya pipes. Nitrogen isotope (δ 15 N) values range from-5.85±1.29‰ to+ 3.94±0.63‰, which encompasses the entire range between depleted Mid-Ocean Ridge Basalt (MORB) mantle (DMM;-5±2‰) and plume-derived (+ 3±2‰) endmembers. In addition, we present neon (n= 7) and argon (n= 8) abundance and isotope results for the same two suites of samples. The 20 Ne/22 Ne and 21 Ne/22 Ne range from atmospheric-like values of 9.88 up to 11.35 and from 0.0303 to 0.0385, respectively, suggesting an admixture of DMM and plume-derived components. Argon isotopes (40 Ar/36 Ar) range from 336.7 to 1122 and correlate positively with 40 Ar contents. We show that volatile systematics of Siberian xenoliths:(1) exhibit evidence of ancient metasomatic and/or recycled signatures, and (2) show evidence of subsequent plume-like re-fertilization, which we attribute to the emplacement of the SFB. Metasomatic fluids are highly enriched in radiogenic gases and have elevated Br/Cl and I/Cl values, consistent with an ancient subducted crustal component. The metasomatic component is marked by light N isotope signatures, suggesting it may be derived from an anoxic Archean subducted source. Taken together, these N 2-Ne-Ar isotope results suggest that mantle plume impingement has profoundly modified the S-SCLM, and that N, Ne and Ar isotopes are sensitive tracers of metasomatism in the S-SCLM. Metasomatic fluids that permeate the S-SCLM act to archive a “subduction-fingerprint” that can be used to probe relative volatile-element recycling efficiencies and thus provide insight into volatile transport between the surface and mantle reservoirs over Earth history.
登录
查看更多内容
地球吸积期间捕获的星云气体被保存在深地幔氖中
影响因子：
64.8
作者：
C. Williams;S. Mukhopadhyay
通讯作者：
S. Mukhopadhyay
影响因子：
5
作者：
K. Parley;H. Craig
通讯作者：
H. Craig
氖同位素揭示金伯利岩岩浆的深部地幔起源
影响因子：
5.2
作者：
H. Sumino;I. Kaneoka;K. Matsufuji;A. Sobolev
通讯作者：
A. Sobolev
He、Ne、Ar、Kr 和 Xe 在 1250–1600°C 范围内玄武岩熔体中的溶解度地球化学意义。
DOI：
--
发表时间：
1986
期刊：
影响因子：
--
作者：
A. Jambon;Hartwig Weber;O. Braun
通讯作者：
O. Braun
通过对单个 MORB 囊泡进行激光烧蚀分析，了解大洋中脊岩浆脱气机制和地幔局部挥发性成分 (4He–40Ar⁎–CO2)
DOI：
--
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
作者：
A. Colin;P. Burnard;B. Marty
通讯作者：
B. Marty