Tracking halogen recycling and volatile loss in kimberlite magmatism from Greenland: Evidence from combined F-Cl-Br and δ37Cl systematics
Tracking halogen recycling and volatile loss in kimberlite magmatism from Greenland: Evidence from combined F-Cl-Br and δ37Cl systematics
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追踪格陵兰金伯利岩岩浆作用中的卤素回收和挥发性损失：来自组合 F-Cl-Br 和 δ37Cl 系统学的证据
DOI：
10.1016/j.lithos.2021.105976
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3.5
通讯作者：
Riegler, Thomas
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hoare, Brendan C.;Tomlinson, Emma L.;Barnes, Jaime D.;Tappe, Sebastian;Marks, Michael A.W.;Epp, Tatjana;Caulfield, John;Riegler, Thomas
金伯利岩岩浆作用是克拉通岩石圈地幔区域下方对流上地幔挥发性熔融的结果。在到达地球表面的过程中，原金伯利岩岩浆可以与富集程度不同的克拉通地幔相互作用并同化，产生由软流圈和克拉通地幔成分组成的混合熔体，其中包括来自交代域的贡献。卤素元素（F、Cl、Br、I）和氯同位素比（37Cl/35Cl）越来越多地用作地幔内回收地壳材料的示踪剂，但在金伯利岩分析中很少有报道。因此，金伯利岩岩浆中卤素的起源和分布很少受到限制。在这里，我们提出了来自格陵兰岛西部和西南部北大西洋克拉通 (NAC) 的 14 个新鲜金伯利岩样本的新颖的组合元素 (F、Cl、Br) 和同位素 (δ37Cl) 卤素数据。NAC 中金伯利岩的 F 组成似乎受到对流上地幔中的熔融的控制，与交代岩石圈地幔的相互作用或在侵位期间或之后的挥发性损失的影响最小。相比之下，研究样品中的 Cl 和 Br 在金伯利岩岩脉就位和就位后过程中经历了显着的脱挥发分，从而去除了高达 99% 的原始卤素预算。虽然所有研究的金伯利岩大体遵循相同的地球化学模式，但其卤素系统存在一些区域差异。来自 Majuagaa 的北部 NAC 金伯利岩样本具有类似地幔的 δ37Cl 值为 -0.2 至 -0.5‰[相对于 SMOC（标准平均海洋氯化物）]。相比之下，克拉通南缘附近的 Nigerdlikasik 和 Pyramidefjeld 的金伯利岩脉除了相对 Cl 和 Br 富集外，还显示出正 δ37Cl 值，为+0.4‰至+1.3‰，这与金伯利岩岩浆同化回收的地壳衍生卤素一致。这些数据支持这样一种情况，即回收的卤素要么从对流地幔的 OIB 型储层中采样，要么通过喷发期间与俯冲改变的岩石圈地幔储层的相互作用进行采样。我们更喜欢这样一种情况：上升的金伯利岩岩浆同化了克拉通地幔岩石圈内富含氯的交代区域。
Kimberlite magmatism occurs as a result of volatile fluxed melting of the convecting upper mantle underlying cratonic lithospheric mantle regions. During passage to the Earth's surface, proto-kimberlite magma can interact with, and assimilate, variably enriched cratonic mantle producing hybrid melts consisting of asthenospheric and cratonic mantle components including contributions from metasomatic domains. The halogen elements (F, Cl, Br, I) and chlorine isotope ratios (37Cl/35Cl) are increasingly used as tracers of recycled crustal materials within the Earth's mantle yet are only rarely reported in analyses of kimberlites. As a result, the origin and distribution of halogens in kimberlite magmas is poorly constrained. Here, we present novel, combined elemental (F, Cl, Br) and isotopic (δ37Cl) halogen data for 14 fresh kimberlite samples from the North Atlantic Craton (NAC) of West and South-West Greenland.The F composition of kimberlites from the NAC appears to be controlled by melting in the convecting upper mantle with minimal effect from interaction with metasomatized lithospheric mantle or volatile loss during or after emplacement. By contrast, Cl and Br in the studied samples have undergone significant devolatilization during kimberlite dyke emplacement and post-emplacement processes, whereby up to 99% of the original halogen budget was removed.Whilst all the studied kimberlites broadly follow the same geochemical pattern, there exists some regional variability in their halogen systematics. The northern NAC kimberlite samples from Majuagaa have mantle-like δ37Cl values of −0.2 to −0.5‰ [versus SMOC (standard mean ocean chloride)]. In contrast, kimberlite dykes from Nigerdlikasik and Pyramidefjeld near the southern craton margin display positive δ37Cl values of +0.4‰ to +1.3‰, in addition to a relative Cl and Br enrichment, which is consistent with the assimilation of recycled crust-derived halogens by the kimberlite magmas. The data support a scenario in which recycled halogens were sampled either from within an OIB-type reservoir in the convecting mantle or through interaction with subduction-modified lithospheric mantle reservoir during eruption. We prefer a scenario in which the ascending kimberlite magmas assimilated Cl-rich, metasomatized regions within cratonic mantle lithosphere.
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DOI：
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发表时间：
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