Die Berechnung von Fe²⁺/Fe³⁺ und der Sauerstoff-Fugazitäten für primitive Mantelschmelzen: Kalibration einer empirischen Methode

Zusammenfassung Empirische, auf Experimenten basierende, Kalibrationen zur Berechnung von fO₂ natürlicher Silikatschmelzen bei atmosphärischem Druck in Abhängigkeit von der Schmelzzusammensetzung, des Fe²⁺/Fe³⁺ Verhältnisses und der Kristallisationstemperatur wurden z.B. vonSack et al. (1980),Kilinc et al. (1983),Kress undCarmichael (1988) undBorisov undShapkin (1980) entwickelt. Cr-Al-Spinell ist eine Liquidusphase primitiver Mantelschmelzen und kommt üblicherweise als Einschluß in near-liquidus Phänokristallen (hauptsächlich in Olivin) vor. Die Korrelation des Atmosphärendruckes zwischen Fe²⁺/Fe³⁺ in Spinell und koexistierender Schmelze kann dazu verwendet werden, das Verhältnis von Fe²⁺/Fe³⁺ der Schmelze für einen weiten Bereich basaltischer Zusammensetzungen zu berechnen, wenn die Zusammensetzung des im Gleichgewicht gebildeten Spinells bekannt ist (Maurel undMaurel, 1982). Die Zusammensetzungen und Kristallisationstemperaturen primitiver Schmelzen können durch experimentelle Studien von Schmelzeinschlüssen, die in früh gebildeten refraktären Phänokristallen eingeschlossen wurden, ermittelt werden. Daher lassen sich Spinelle und assoziierte Schmelzeinschlüsse in frühen Liquidus-Phänokristallen dazu benützen, die fO₂-Bedingungen während der Kristallisation abzuschätzen.In dieser Arbeit präsentieren wir eine neue Kalibration dieser Methode und diskutieren ihre Anwendungen. Wir schlußfolgern, daß unter Kombination der verwendeten Gleichungen vonMaurel undMaurel (1982) sowie vonBorisov undShapkin (1990) fO₂ mit einer Genauigkeit von ±0.7 log Einheiten berechnet werden kann, soferne die Liquidus-Spinelle < 2.5 Gew.% TiO₂ und > 13 Gew.% Cr₂O₃ haben und die Schmelzzusammensetzungen von basaltisch bis pikritisch, mit maximal 6 Gew.% H₂O, reichen.Unter Verwendung dieser Technik wurden die NNO fO₂ Werte für die von der VEMA Fracture Zone im Atlantik stammenden MORB Proben mit 0.8 bis - 1.4, die der der High-Ca Boninite von Tonga mit 0 bis + 1 bestimmt.