Verhalten von chalkogenen und hochsiderophilen Elementen in Subduktionszonen: Die Mantelkeil-Perspektive
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel dieses Projekts war es, den Ursprung der hoch siderophilen Elemente (HSE) und der Re- Os-Isotopensignaturen von Mantelkeil-Xenolithen einzugrenzen und die Rolle der Subduktionszonen bei der Entwicklung der Zusammensetzung des Erdmantels zu verstehen. Diese Studie konzentrierte sich auf die Mantelkeil-Xenolithe von Avacha, Kamtschatka-Halbinsel (KP), und von Alligator Lake und Llangorse Mountains in den nördlichen kanadischen Kordilleren (NCC). An jedem Ort sind die am wenigsten metasomatisch überprägten Proben (auf der Grundlage der Spurenelementsystematik und petrographischer Beobachtungen) und damit die am nächsten an Resten partiellen Schmelzens gelegenen systematisch die HSE-ärmsten Harzburgite, mit HSE-Häufigkeiten unterhalb des PUM (Primitive Upper Mantle), variablen Ru- und Pt-Anomalien und ohne Basismetallsulfide (BMS). Diese Signaturen lassen sich nicht allein durch das inkongruente Schmelzen von BMS und die Aufteilung des HSE zwischen Mss und Cu-Ni-reichem Sulfid während des wasserfreien Teilschmelzens erklären, sondern erfordern darüber hinaus die Entfernung der während des Teilschmelzens gebildeten Rest- BMS. In Avacha ermöglichen die hohen fO2-Bedingungen, die durch den Zufluss der Plattenkomponente entstehen, wahrscheinlich die Stabilität von S in Form von Sulfat, was möglicherweise zur Destabilisierung des BMS (Mss) und zur Extraktion von Os, Ir und Ru in die Teilschmelzen führt. Die Signaturen der NCC-Harzburgite resultieren eher aus der Perkolation von S-ungesättigten Karbonatit-/Silikatschmelzen, die wahrscheinlich mit der Öffnung des Plattenfensters (und dem Erlöschen des Lichtbogens) seit dem frühen Miozän zusammenhängen. Sowohl die Destabilisierung des BMS unter oxidierenden Bedingungen (KP) als auch die Reaktion des BMS mit S-ungesättigten Schmelzen (NCC) können auch die Stabilisierung diskreter Pt- und Ir-Phasen ermöglichen, es sei denn, diese bildeten sich während der anfänglichen wasserfreien Teilschmelze der Mantelkeil-Peridotite, die wahrscheinlich in einem mittelozeanischen Rücken stattfand. Die am stärksten metasomatisierten KP- und NCC-Mantelkeilperidotite sind vergleichsweise stark mit Pd und Re oder möglicherweise mit allen HSE angereichert und weisen häufig PUM-ähnliche HSE-Muster auf. Zusammen mit der Beobachtung metasomatischer BMS in diesen Proben zeigt dies, dass es sich um restliche harzburgitische Peridotite handelt, die während der Perkolation kleiner Volumina S-gesättigter karbonatitischer/kritischer/alkalischer Silikatschmelzen einen S-Zusatz von 70-250 ppm als metasomatische BMS erfahren haben. Die radiogene Zusammensetzung dieser Schmelzen, die sich aus der BMS-Additionsmodellierung ableiten lässt, deutet, insbesondere in Avacha, auf einen Os-Fluss aus dem Krustenbereich des subduzierenden Plattenkörpers hin. Schließlich bestätigt das Fortbestehen proterozoischer Re-Os-TRD-Modellalter in den meisten Rest-Mantelkeil-Peridotiten das Recycling von "altem" lithosphärischem Mantel in jüngere Mantelkeile und die Robustheit des Re-Os- Geochronometers gegenüber komplexen petrogenetischen Vorgängen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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HSE and 187Os/188Os isotopic systematics in mantle wedge peridotites xenoliths from the Canadian Cordillera. Goldschmidt abstract 3234. (2019)
Strack R., Luguet A., Minarik W. & Nowell G.
