Представлены результаты экспериментального исследования сечения диопсид Di (CaMgSi₂O₆) – кальциевая молекула Эскола CaEs (Ca_0,5AlSi₂O₆) системы CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (CMAS) в диапазоне давлений P = 10^–4–3,0 ГПа и температур T = 966–1525 °С. Эксперименты при атмосферном давлении проведены на вертикальной шахтной электропечи сопротивления; высокобарические эксперименты – на аппарате типа «поршень – цилиндр». В полученных образцах в зависимости от Р-Т-условий установлены следующие фазы: анортит An, гранат Grt, диопсид Di, клинопироксен Cpx, кварц Qtz, тридимит Tr, стекло L. Обобщен и дополнен массив данных по составу клинопироксенов, кристаллизующихся в данном сечении наряду с диопсидом в различных ассоциациях. Установлено, что клинопироксены образуют четверные твердые растворы диопсид Di (CaMgSi₂O₆) – энстатит En (Mg₂Si₂O₆) – кальциевая молекула Чермака CaTs (CaAl₂SiO₆) – кальциевая молекула Эскола CaEs (Ca_0,5AlSi₂O₆). Содержание миналов CaTs и CaEs положительно коррелируется с количеством алюминия в клинопироксене, при этом для CaTs эта зависимость выражается особенно отчетливо. Подтверждено, что кристаллизующиеся в исследованном сечении клинопироксены могут содержать избыток кремнезема как при атмосферном, так и при высоком давлениях. Тем не менее однозначной связи состава Cpx с температурой и давлением установить не удалось, поскольку он связан также как с исходным составом шихты, так и с минеральной ассоциацией. Для обоснования какой-либо геотермобарометрической зависимости необходимо проведение дальнейших экспериментов.

Банушкина Софья Викторовна, младший научный сотрудник, Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, Россия, 630090, г. Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3/1, e-mail: banushkinasv@igm.nsc.ru 

Туркин Александр Иванович, доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, Россия, 630090, г. Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3/1, e-mail: turkin@igm.nsc.ru 

Чепуров Анатолий Ильич, доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, Россия, 630090, г. Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3/1, e-mail: chepurov@igm.nsc.ru

Банушкина С. В., Туркин А. И., Чепуров А. И. Клинопироксеновые твердые растворы в сечении CaMgSi₂O₆ – Ca_0,5AlSi₂O₆ при высоких Р-Т-параметрах // Известия Иркутского государственного университета. Серия Науки о Земле. 2020. Т. 34. С. 37–54. https://doi.org/10.26516/2073-3402.2020.34.37

Банушкина С. В., Сурков Н. В., Голицына З. Ф. Особенности плавления фаз в сечении диопсид – кальциевая молекула Эскола в интервале давлений 1 кгс/см² – 20 кбар // Вестник ЗабГУ. 2019. Т. 25, № 7. С. 6-17.

Жариков В. А., Ишбулатов Р. А., Чудиновских Л. Т. Эклогитовый барьер и клинопироксены высоких давлений // Геология и геофизика. 1984. № 12. С. 54–63.

Избыточный кремнезем в твердых растворах клинопироксенов высокого давления по данным экспериментального изучения системы CaMgSi₂O₆–CaAl₂SiO₆–SiO₂ при 35 кбар и 1200 °С / Л. Т. Ханухова, В. А Жариков., Р. А. Ишбулатов, Ю. А. Литвин // Доклады Академии наук СССР. 1976. Т. 229, № 1. С. 182–184.

Клинопироксены серии CaMgSi₂O₆-CaAl₂SiO₆-Ca_0.5AlSi₂O₆ в ассоциации с анортитом, кварцем, коэситом и гранатом / Е. К. Малиновская, А. М., Дорошев, В. К. Булатов, Г. Брай // Геохимия. 1991. № 2. С. 216–226.

Лаврентьев Ю. Г., Карманов Н. С., Усова Л. В. Электронно-зондовое определение состава минералов: микроанализатор или сканирующий электронный микроскоп? // Геология и геофизика. 2015. Т. 56, № 8. С. 1473–1482.

Сурков Н. В., Гартвич Ю. Г, Бабич Ю. В. Экспериментальное исследование фазовой диаграммы сечения CaMgSi₂O₆ – Ca_0,5AlSi₂O₆ при давлении 3,0 Гпа // Доклады Академии наук. 2004. Т. 398, № 4. С. 533–537.

Сурков Н. В., Гартвич Ю. Г., Изох О. П. Устойчивость и фазовые взаимоотношения нестехиометричных клинопироксенов в сечении диопсид – «Ca-молекула Эскола» при высоких давлениях // Геохимия. 2007. № 6. С. 632–642.

Сурков Н. В., Банушкина С. В., Гартвич Ю. Г. Особенности плавления ассоциаций с α-диопсидом в сечении CaMgSi₂O₆ – Ca_0,5AlSi₂O₆ при атмосферном давлении // Вестник ЗабГУ. 2018. Т. 24, № 7. С. 51–59.

Твердые растворы пироксенов в системе NaAlSi₂O₆-CaAl₂SiO₆-SiO₂ при 35 кбар и 1200 °С / Л. Т. Ханухова, В. А Жариков., Р. А. Ишбулатов, Ю. А. Литвин // Доклады академии наук СССР. 1976. Т. 231, № 1. С. 185–187.

Angel R. J., Chupelas A., Ross N. L. Stability of high-density clinoenstatite at upper-mantle pressures // Nature. 1992. Vol. 358. P. 322–324.

Arlt T., Angel R. J. Displacive phase transition in C-centred clinopyroxenes: spodumene, LiScSi₂O₆ and ZnSiO₃ // Physics and Chemistry of Minerals. 2000. Vol. 27, N 10. P. 719–731.

Ca-Eskola component in clinopyroxene: Experimental studies at high pressures and high temperatures in multianvil apparatus / S. Zhao, P. Nee, H. W. Green, L. F. Dobrzhinetskaya // Earth and Planetary Science. Letters. 2011. Vol. 307. P. 517–524.

Cameron M., Papike J. J. Crystal chemistry of silicate pyroxenes // Mineralogical Society of America. Reviews in Mineralogy / Prewitt C. T. ed. 1980. Vol. 7 : Pyroxenes. P. 5–92.

Cameron M., Papike J. J. Structural and chemical variations in pyroxenes // American Mineralogist. 1981. Vol. 66. P. 1–50.

Christy A., Angel R. J. A model for the origin of the cell-doubling phase transition in clinopyroxene and body centered anorthite // Physics and Chemistry of Mineral. 1995. Vol. 22. P. 129–135.

Eskola P. On the eclogites of Norway // Videnskaps Skr. J. Kristiania. 1. Mat. Nat. kl. 1921. Vol. 8. P. 163–170. 

Gasparik T. Experimental study of subsolidus phase relations and mixing properties of clinopyroxene in the silica-saturated system CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ // American Mineralogist. 1986. Vol. 71. P. 686–693.

High-pressure P21/c –C2/c phase transitions in clinopyroxenes: Influence of cation size and electronic structure / T. Arlt, R. J. Angel, R. Miletich, T. Armbruster, T. Peters // American Mineralogist. 1998. Vol. 83. P. 1176–1181.

High-temperature crystal chemistry of acmite, diopside, hedenbergite, jadeite, spodumeme, and ureyite / M. Cameron, S. Sueno, C. T. Prewitt, J. J. Papike // American Mineralogist. 1973. Vol. 58. P. 594–618.

Knapp N., Woodland A. B., Klimm K. Experimental constraints in the CMAS system on the Ca-Eskola content of eclogitic clinopyroxene // European Journal of Minerals. 2013. N 25. P. 579–596.

Levien L., Prewitt C. T. High-pressure structural study of diopside // American Mineralogist. 1981. Vol. 66. P. 315–323.

Mao H. K. The system jadeite (NaAlSi₂O₆)-anorthite (CaAl₂Si₂O₈) at high pressures // Carnegie Institution of Washington. Year Book 69. Baltimore : Port City Press, 1970. P. 163–168.

McCormick T. C. Crystal-chemical aspects of nonstoichiometric pyroxenes. American Mineralogist. 1986. Vol. 71. P. 1434–1440.

Millholland C. S., Presnall D. C. Liquidus phase relations in the CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ system at 3.0 GPa; the aluminous pyroxene thermal divide and high-pressure fractionation of picritic and komatiitic magmas // Journal of Petrology. 1998. Vol. 39. P. 3–27.

Oberti R, Caporuscio F. A. Crystal chemistry of clinopyroxenes from mantle eclogites: a study of the key role of the M2 site population by means of crystal-structure refinement // American Mineralogist. 1991. Vol. 76. P. 1141–1152.

Okamura F. P., Chose S., Ohashi H. Structure and crystal chemistry of calcium Tschermak's pyroxene, CaAlAlSiO₆ // American Mineralogist. 1974. Vol. 59. P. 549–557.

Okui M., Sawada H., Marumo F. Structure refinement of a nonstoichiometric pyroxene synthesized under ambient pressure // Physics and Chemistry of Minerals. 1998. Vol. 25, N 5. P. 318–322.

Page F. Z., Essene E. J., Mukasa S. B. Quartz exsolution in clinopyroxene is not proof of ultrahigh pressures: evidence from eclogites from the Eastern Blue Ridge, Southern Appalachians, U.S.A // American Mineralogist. 2005. Vol. 90. P. 1092–1099.

Relict coesite exsolution in omphacite from Western Tianshan eclogites, China / L. Zhang, S. Song, J. G. Liou, Y. Ai, X. Li // American Mineralogist. 2005. Vol. 90, P. 181–186.

Smyth J. R. Peraluminous omphacite: cation vacancies in mantle derived pyroxene (abstr.) // Transactions American Geophysical Union. 1977. Vol. 58. P. 523.

Smyth J. R. Cation vacancies and the crystal chemistry of breakdown reactions in kimberlitic omphacites // American Mineralogist. 1980. Vol. 65. P. 1185–1191.

Sobolev N. V., Kuznetsova I. K., Zyuzin N. I. The petrology of grospydite xenoliths from the Zagadochnaya kimberlite pipe in Yakutia // Journal of Petrology. 1968. N 9, part 2. P. 253–280.

Surkov N. V., Darmenko O. L. Experimental investigation of clinopyroxene stability in the section Di-CaTs-CaEs at pressure 30 kbar // Experiment in Geosciences. 2002. Vol. 10, N 1. P. 32–34.

Supersilicic clinopyroxene and silica exsolution in UHPM eclogite and pelitic gneiss from the Kokchetav massif, Kazakhstan / I. Katayama, C. D. Parkinson, K. Okamoto, Y. Nakajima, S. Maruyama // American Mineralogist. 2000. Vol. 85. P. 1368–1374.

The Ca-Eskola component in eclogitic clinopyroxene as a function of pressure, temperature and bulk composition: an experimental study to 15 GPa with possible implications for the formation of oriented SiO₂-inclusions in omphacite / J. Konzett, D. J. Frost, A. Proyer, P. Ulmer // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2008. N 155. P. 215–228.

The elastic properties of diopside, CaMgSi₂O₆ // L. Sang, C. B. Vanpeteghem, S. V. Sinogeikin, J. D. Bass // American Mineralogist. 2011. Vol. 96. P. 224–227.

The high-temperature P21/c-C2/c phase transition in Fe-free pyroxene (Ca_0.15Mg_1.85Si₂O₆): Structural and thermodynamic behavior // M. Tribaudino, F. Nestola, F. Cámara, M. C. Domeneghetti // American Mineralogist. 2002. Vol. 87, N 5–6. P. 648–657.

Wenk H. R., Weiss L. E. Al-rich calcic pyroxene in pseudotachylite: an indicator of high pressure and temperature? // Tectonophysics. 1982. Vol. 84, N 2–4. P. 329–341.

Wood B. J., Henderson C. M. B. Composition and unit-cell parameters of synthetic non-stoichiometric tschermakitic clinopyroxenes // American Mineralogist. 1978. Vol. 63. P. 66–72.

Zhu Y., Ogasawara Y. Phlogopite and coesite exsolution from super-silicic clinopyroxene // International Geology Review. 2002. Vol. 44. P. 831–836. https://doi.org/10.2747/0020-6814.44.9.831.