Структурно связанная Н2О, и другие летучие могут транспортироваться на большую глубину и являются , частично, или даже полностью удалены метаморфическими реакциями удаления летучих компонентов, после чего они поднимаются в вышележащую мантию, что приводит к гидратации и частичному плавлению. Часть субдуцированных летучих может удерживаться минералами в плите и возвращаться в глубокую мантию. Эти результаты подтверждают модель магматизма субдуцированной зоны основанной на исследованиях равновесий, трековых элементов и геохимии изотопов, которые влекут за собой разжижение мантийного клина в присутствии Н2О, поступающей из плиты (рис. 1). Они также подтверждают идею, что перенос компоненты с H2O из плиты в клин является основным процнссом, в результате которого большая часть трековых и других летучих элементов возвращается в зоны субдукции.

Осадки и изменѐнная базальтовая океаническая кора транспортируют летучие в зоны субдукции. Поровые воды, в основном, выделяются из пород и осадков на глубину первых 5-10км (Moore, Vrolijk, 1992). Структурносвязанная Н2О, через другие реакции удаления летучих, после которых они поднимаются в выше расположенную мантию, приводит к гидратации и частичному плавления. Какая-то доля субдуцированных летучих компонентов может удерживаться минералами в плите и возвращаться в глубокую мантию (Wallace P.J. Volatiles in subduction zone magmas: concentrations and fluxes based on melt inclusion and volcanic gas data).Углекислый газ является наиболее летучим компонентом из главных соединений газовой магматической фазы и, следовательно, по всей видимости, преобладает в процессах выделения летучих компонентов. Его константы закона Генри независимы от температуры и типа магмы. Для базальтовых расплавов Pawley et al. (1992) определили значения константы Генри 0.49 мг/кг-бар, в то время как Blank et al. (1993) дают его для гранитных расплавов 0.63 мг/кг-бар; они согласуются со средним значением Qi примерно 250. На рисунке 2 линии описывают P_t в виде функции R_v для начальных содержаний CO₂ 1000 и 10,000 мг/кг и для весовых отношений H₂O/CO₂ 1 и 5. Влияние присутствия водяного пара оценивалось путём использования значения Q_H2O при 1200°C, 2.0 на основании данных доложенных McMillan и Holloway (1987) и Holtz et al. (1995). Линии на рисунке 15.6 рассчитывались с игнорированием вторичных факторов, таких как степень перенасыщения, требуемая для начала и активизации роста пузырька (Bottinga and Javoy, 1990).

Согласно рисунка 2 расплав с начальной концентрацией СО₂ 1000 мг/кг может начать пузыриться при давлении 2 килобара или на глубине около 6км. Присутствие воды может оказывать лишь незначительное влияние на общее давление. При реальном геологическом содержании СО₂ 10 000 мг/кг или 1 вес. % выделение пузырьков должно начаться при 20килобарах. Примерная глубина почти 60км приближает зоны отделения СО₂ генерации дуговых магм и поддерживает допущение, что отделение газовой фазы происходит в восходящих андезитовых магмах на всем протяжении от места их зарождения до земной поверхности (Giggenbach, 1996).

Для расплава с начальной концентрацией CO₂ 1 вес.% и отношением H₂O/CO₂ единица, эта стадия достигается на глубине около 4 км. В то время, как большая часть СО₂ теряется в паровой фазе, то, около 80% воды остаётся в расплаве. Растворимости CI и S сильно зависят от давления и состава расплава (Shinohara et al., 1989). Кривая для HC1 представляет его растворимость при атмосферном давлении; обычно для общего CI приводятся две кривые при 1 и 2 килобарах. Таким образом, что высокая растворимость соединений, содержащих CI и S, обусловливает их отделение, в основном, только при значениях R_v > 1, соответствующих глубинам менее 1км.

В дополнении к степени дегазации доля первичных магматических летучих компонентов, фактически, переходящих в сопряженную гидротермальную систему, является также функцией типа магматической дегазации (Giggenbach, 1992c).

Различаются два таких вида дегазации. Первый вид дегазации соответствует выделению летучих компонентов из свободно кипящего лавового озера, или, в случае вулканов, находящихся в сольфатарном состоянии, с больших глубин вулканической структуры из магматического тела, имеющего связь с дневной поверхностью, через канал с высокой проницаемостью. Состав фазы летучих компонентов, выделившихся и, вероятно, поглощенных в водах вблизи поверхностного формирования, описывается уравнением (15.1). Второй тип дегазации проявляется в виде переноса летучих компонентов и ещё находящихся растворенными в воде, от затвердевшего магматического тела во вторгающиеся подземные воды, вдоль фронта хрупкого дробления, как представлял Burnham (1979). Физические процесс, обусловливающие взаимодействие в пределах зоны перехода магма-гидротермы детально обсуждалась Lister (1974), Hardee (1982), and Carrigan (1986).

Giggenbach, W.F.1997, The origin and evolution of fluids in magmatic-hydrothermal systems,

Содержание летучих компонентов в островодужной мантии: данные из газовых и гидротермальных проявлений

Выделение летучих компонентов из вулканических и гидротермальных систем, связанных с островными дугами

характеризуются повышенными отношениями CO₂/He, N₂/He и N₂/Ar по сравнению с MORB. Считается, что CO₂ и N₂ извлекаются из субдуцированных осадков и океанической коры, тогда как гелий, в основном, производится из мантийного клина и Ar привносится из атмомсферы. Концентрации CO₂ и H₂O в островодужных магмах определялись в расплавных включениях из эксплозивной тефры и предполагается, что островодужные магмы содержат CO₂ до ~2000 ппм и H₂O - до ~6 вес.%, в связи с чем поддерживается идея повышенной концентраций летучих в островодужной мантии по сравнению с MORB. Здесь представлен новый подход к оценке содержания летучих первоначально не дегазированных островодужных магм, воспользовавшись фактом, что ³He порождается исключительно из астеносферного мантийного клина. Недавние оценки потока ³He островных дуг, концентрация ³He в кристаллической мантии и островодужные проявления S, CO₂, N₂, и Ar позволяют определить концентрации этих летучих в примитивных не дегазированных островодужных расплавах. Получены нижеследующие результаты: ~8 дo 16 вес.% H₂O, ~500 дo 2200 ппм S, ~3500 дo ~7600 ппм CO₂, ~11 дo 107 ппм N₂, 0.1 дo 0.3 ппм Ar для не дифференцированных расплавов, сформированных в результате частичного 20% плавления кристаллического мантийного клина. Несмотря на большие неопределённости, результаты для H₂O и CO₂, как правило, выше, чем те которые ране были получены на расплавных включениях в островодужных оливинах. Приходится миримся с этими различиями, являющимися следствием глубинной

ФИШЕР, МАРТИ. Мантийные газы.

Уоллес П.Дж. Летучие компоненты в магмах субдукционных зон