Fluid-Einschlüsse in Erdmantel-Xenolithen von Nord-Patagonien: Evidenz für einen Diapir im oberen Erdmantel

Zusammenfassung Erdmantel - Xenolithe in Alkali-Basalten des Somoncure Massivs, Nord-Patagonien, Argentinien, führen drei Generationen von Fluid-Einschlüssen. Die erste (frühe, primäre) Generation besteht aus dichten CO₂-Einschlüssen, welche offenbar in der Mantel-Kruste Grenzzone (22–36 km Minimum-Tiefe) eingeschlossen wurden. CO₂-Einschlüsse sind kogenetisch mit Silikat-Schmelzeinschlüssen. Dies erlaubt die Abschätzung der Einschließ-Temperatur mit minimal 1200°C, was auf ein Hochtemperatur-Ereignis in einer deutlich kühleren Umgebung hinweist. Die späten (pseudosekundäre und sekundäre) CO₂- Fluid-Einschlüsse bilden zwei Generationen von denen die eine in die flüssige (L1), die andere in die Dampfphase (L2) homogenisieren. Die minimale Einschließ-Tiefe für die L1 Generation ist etwa 16 km. Dies bedeutet - auch bei Berücksichtigung der mit diesem Wert verbundenen Ungenauigkeit - daß diese Erdmantel-Gesteine einige Zeit in der mittleren Erdkruste verbrachten und ein metasomatisches Ereignis erlebten, bevor sie von den Basalten zur Erdoberfläche gebracht wurden. Die Tatsache, daß dieses Ereignis die frühen Einschlüsse nicht zerstörte, kann nur bedeuten, daß es von kurzer Dauer war. Die L2-Generation besteht aus Niedrigdruck CO₂-Einschlüssen mit einer Minimum-Einschließtiefe von nur 2 km. Dies könnte in einer seichten Magmakammer des Wirt Basaltes geschehen sein.Die Abfolge von Fluid-Einschlüssen deutet auf einen relativ schnell aufsteigenden oberen Erdmantel unterhalb von Patagonien hin. Die Petrologie und Mineralchemie der peridotitischen Xenolithe unterstützen das. Die Vorherrschaft von Harzburgiten im Erdmantel unterhalb von Nord-Patagonien deutet auf umfangreiche Bildung partieller Schmelzen und deren Abfuhr hin — eine für einen kontinentalen Mantel ungewöhnliche Situation. Sowohl die Verarmungsereignisse, als auch die metasomatischen Veränderungen (einschließlich jene, welche Spuren in Form von Fluid Einschlüssen hinterließen) machen das Vorhandensein eines schnell aufsteigenden Daipirs im oberen Erdmantel dieser Gegend wahrscheinlich. Der Aufstieg kann vom Stabilitätsbereich der Granat-Peridotite bis in die mittlere Kruste verfolgt werden und muß daher relativ schnell erfolgt sein. Unterschiede in Gesteins-, Mineral und Fluid-Eigenschaften zwischen verschiedenen Lokalitäten legen einen diffusen und differenziellen Diapirismus nahe. Zukünftige Studien sollten es ermöglichen, das Gesamtausmaß und die unterschiedlichen Aufstiegshöhen des Diapirs zu kartieren und Hinweise auf seine Entstehung und zukünftige Entwicklung zu erhalten.