Исследование выявляет неоднородный состав мантийного источника бонинитов Бонин и Троодоса

Магмы субдукционных зон характеризуются высоким содержанием флюидов и соотношением Fe³⁺/ΣFe, что тесно связано с флюидами, высвобождаемыми из погружающейся плиты. Однако, вместо более тяжелого изотопного состава железа, ожидаемого в окисленном состоянии, магмы островных дуг имеют более легкий изотопный состав железа по сравнению с базальтами морского дна, включая базальты срединно-океанических хребтов (MORB) и океанических островов (OIB).

Остается неясным, является ли более легкий изотопный состав железа магм, связанных с субдукцией, унаследованным от обедненного мантийного источника или вызван добавлением окисленных флюидов из плиты. Группа исследователей под руководством профессора Сяо Юаньюань из Института океанологии Китайской академии наук представила новые данные по изотопам железа (Fe) для низкокальциевых бонинитов с островов Бонин и подводного фордарка у Японии, а также для высококальциевых бонинитов из офиолитового комплекса Троодос на Кипре. Эти породы считаются результатом плавления высокообедненной рефракторной мантии с различным влиянием флюидов из плиты. Исследование опубликовано в журнале Lithos.

Ученые обнаружили, что значения δ⁵⁶Fe бонинитов Бонин сильно варьировались, что было связано с влиянием минеральных кумулятов, в то время как значения δ⁵⁶Fe бонинитов Троодоса были относительно однородными. С учетом литературных данных по бонинитам Новой Каледонии, среднее значение δ⁵⁶Fe высококальциевых бонинитов Троодоса оказалось выше, чем у низкокальциевых бонинитов Бонин и Новой Каледонии, последние из которых образовались из более рефракторного мантийного источника. Таким образом, вариации изотопного состава железа в бонинитах разных регионов отражают неоднородный состав мантии, обусловленный различной историей ее предшествующего обеднения.

Кроме того, исследователи выявили обратную корреляцию: снижение δ⁵⁶Fe с ростом отношения Ba/La в бонинитах Троодоса. Это отражает добавление водных флюидов в мантийный источник для метасоматоза в течение длительной эволюционной истории до плавления. С другой стороны, магма бонинитов Бонин лучше всего объясняется плавлением высокорефракторной мантии, смешанной с расплавами, производными от плиты.

Это исследование показывает, что влияние субдукционного компонента на изотопный состав железа бонинитов может быть ограниченным (как в Троодосе) или скрытым (как в Бонин), в то время как влияние высокорефракторных мантийных источников более значительно. Это также может объяснять относительно более легкий изотопный состав железа магм, связанных с субдукцией, по сравнению с базальтами морского дна.

«Учитывая ограниченность данных по изотопному составу железа бонинитов, доступных на данный момент, необходимо систематически изучать этот состав у бонинитов разного типа, чтобы глубже понять петрогенезис бонинитов и вариации изотопного состава железа в субдукционных магмах», — отметил профессор Сяо.