Skip to content

Вулканология: охлаждение и холодное хранение магмы (NanoSIMS)

Lithium diffusion in magmatic zircon
Сведения о быстром охлаждении и холодном хранении в резервуарах кремниевой лавы хранятся в отдельных кристаллах циркона
Минералы, например циркон, могут хранить информацию о состоянии магмы до извержения вулкана. В данной статье журнала SCIENCE авторы объединили традиционный метод 238U-230Th датирования (используя ВИМС большого радиуса) с профилями содержания лития (и РЗЭ) (используя NanoSIMS 50L) в семи цирконах из комплекса супервулкана Таупо в Новой Зеландии, чтобы изучить условия, при которых хранилась магма. Цирконы провели свыше 90 % своего возраста преимущественно в кристаллической форме глубоко в магматическом резервуаре. Впоследствии цирконы переместились ближе к поверхности в более горячую и извергающуюся магму, где провели от нескольких десятилетий до сотен лет до извержения. Результаты анализа указывают на двухступенчатую модель магматической системы с большими термическими изменениями.

Здесь использовалось оборудование NanoSIMS для выполнения линейного сканирования микроэлементов при помощи первичного пучка 16 кэВ/1 нА O- с размером пятна 500 или 1000 нм. Субмикронное разрешение по плоскости в сочетании с превосходной чувствительностью (литий до уровня част./млрд.) позволяет выполнить сравнение профилей диффузии и подобрать им модели распределения концентрации. Корреляции с зарегистрированными РЗЭ выявлено не было. Два линейных сканирования были зарегистрированы в мультиколлекторном режиме для каждого циркона: сначала легкие элементы, а именно 6Li+, 7Li+, 30Si+, 48Ti+, 48Ti16O+, 89Y+, 92Zr+, затем тяжелые элементы, среди которых 30Si+, 89Y+, 142Nd+, 152Sm+, 164Dy+, 174Yb+ и 180Hf+.

Профили концентрации лития и иттрия в кристаллах циркона G20 и моделирование диффузии высоких пиковых значений лития.
(А) Катодолюминесцентное изображение внутренней части полированного циркона с местоположением возрастного пятна 238U-230Th выделено желтым кругом. Отрегулированы яркость и контраст; указан возраст неполированной поверхности. Местоположения пересечения микроэлементов отмечено красными (легкие элементы) и синими (тяжелые элементы) стрелками. kyr, тысячи лет.
(B) Измерение концентрации лития [красные квадраты, част./млрд. (ppb)] и иттрия [черные круги, част./млн.(ppm)] с NanoSIMS в пересечениях выделено красным в (А). Местоположения моделированных пиков отмечены черными квадратами. Желтые полосы сверху показывают местоположения на пересечениях возрастного анализа; возраст поверхности показан как 5-мм область на ободке кристалла. Планки погрешностей, 1 с.
(C и D) Профили диффузии Li для каждого моделированного пика. Красные квадраты отображают концентрацию Li с погрешностью коэффициента Пуассона 1 с. Моделированная начальная ступенчатая функция показана синей пунктирной линией, а моделированные профили диффузии при температуре 700 °C показаны другими пунктирными линиями: оптимальное время диффузии (черная), 100 лет (зеленая) и 1000 лет (красная).

Источник: Сведения о быстром охлаждении и холодильном хранении в резервуарах кремниевой лавы хранятся в отдельных кристаллах циркона. Аллисон Э. Рубин (Allison E. Rubin), Кари М. Купер (Kari M. Cooper), Кристи Б. Тилл (Christy B. Till), Адам Дж. Р. Кент (Adam J. R. Kent), Фидель Коста (Fidel Costa), Майтрайе Босе (Maitrayee Bose), Даррен Гравли (Darren Gravley), Чад Диринг (Chad Deering), Джим Коул (Jim Cole). Журнал SCIENCE 356, 16 июня 2017 г.