| Аннотация |
Понимание геохимического цикла серы в зонах субдукции имеет первостепенное значение ввиду участия серы в формировании рудных месторождений и потенциального воздействия на атмосферу выбросов богатых серой газов во время крупных извержений вулканов. В зоне субдукции сера поступает в магмы мантийного клина из нескольких источников с разными изотопными составами. Представление о субдукционном цикле серы может дать измерение изотопного состава серы (δ34S) в вулканических породах, как для породы в целом, так и в расплавных включениях,
хранящих информацию о составах расплавов до начала дегазации, в совокупности с данными по элементному составу и по некоторым изотопным соотношениям (87Sr/86Sr и др.). Проект предполагает выполнить систематические измерения концентраций и изотопного состава серы в расплавных включениях из оливинов примитивных (Mg# > 65)
базальтов Камчатки из разных тектонических позиций (вулканический фронт, зона растяжения, задуговой бассейн, офиолитовые комплексы), и также измерения δ34S для пород в целом, раздельно для сульфидной и сульфатной серы, в том числе для пород разной степени дифференциации одного и того же вулкана. В дополнение к вулканическим породам проект предполагает выполнить измерения δ34S для сульфидов и сульфатов в ксенолитах мантийногопроисхождения и в ультраосновных кумулятах, которые имеются в породах некоторых вулканов Камчатки и Курил.
Измерения δ34S будут производиться: (1) в расплавных включениях при помощи масс-спектрометрии вторичных ионов (SIMS) непосредственно во включениях, и (2) на обычном масс-спектрометре после извлечения серы из силикатных пород, раздельно для сульфидной и сульфатной форм серы (восстановленной и окисленной). Раздельное измерение δ34S для восстановленной и окисленной форм серы важно, поскольку позволяет оценить fO2 для породы в целом и изотопное фракционирование серы при дегазации расплава. Извлечение сульфидной и сульфатной форм серы из силикатных пород предполагается выполнить при помощи двух разных методов: (1) с применением реагента Киба (Kiba et al., 1955), и по протоколу Labidi et al. (2012) с разложением породы в присутствии смеси кислот HCl, HF и хлорида двухвалентного хрома (CrCl2). Предполагается выполнение методических работ для определения наилучшего протокола в зависимости от состава пород. Мы предполагаем также выполнить измерения δ34S методом LA-ICP-MS (Блохин и др., 2022) в сульфидных включениях из кристаллов оливина в примитивных базальтах, в мантийных ксенолитах и в магматических кумулятах Камчатки и Курил. Таким образом, мы сможем проследить изменения изотопного состава серы в полном геохимическом цикле от фертильных лерцолитов мантийного клина через мантию, метасоматизированную слэб-флюидами и расплавами, до серы в примитивных мантийных базальтах и сульфидных глобулах, которые отделяются от таких базальтов в процессе дифференциации расплава.
Экспериментальная часть проекта призвана комплементарно дополнить работу с природными образцами. Основной задачей экспериментальных работ будет измерение высокотемпературного (>600 °C, > 2 Кбар) изотопного фракционирования серы в системах «сульфат-сульфид в расплаве» и «сульфат-сульфид-сероводород» при диспропорционирования SO2. Опыты предполагается проводить с образцами достаточно большого размера, чтобы обеспечить возможность раздельного измерения δ34S во всех фазах и при разных степенях окисления. Результаты опытов могут быть важны, в частности, для оценки степени фракционирования δ34S при дегазации расплава при высоких температурах и низких давлениях, в том числе на поверхности, поскольку в этом процессе магму в основном
покидает окисленная сера в виде SO2, обогащенная изотопом δ34S.
|
