Изотопная систематика благородных газов в породах Субконтинентальной мантии на примере мантийных ксенолитов из вулканических полей Саудовской Аравии и Европы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.09, кандидат геолого-минералогических наук Буйкин, Алексей Иванович

• Буйкин, Алексей Иванович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Буйкин, Алексей Иванович

Введение.

Глава I. Изотопный состав гелия, неона и аргона в мантии Земли

1.1. Структура и состав мантии Земли

1.2. Благородные газы.

1.2.1. Общие свойства.

1.2.2. Краткая характеристика природных изотопов гелия, неона и аргона.

1.2.3. Благородные газы в мантии Земли.

1.3. Субконтинентальная литосферная мантия как самостоятельный геохимический резервуар благородных газов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изотопная систематика благородных газов в породах Субконтинентальной мантии на примере мантийных ксенолитов из вулканических полей Саудовской Аравии и Европы»

Изучение благородных газов позволяет получить информацию о ранней истории и составе Земли, а также о современных процессах, происходящих в земных недрах, знание о которых иначе недоступно. Например, присутствие солнечных гелия и неона в мантии Земли показывает, что наша планета захватила солнечные газы в процессе аккреции либо прямо из солнечной небулы, либо в результате имплантации солнечного ветра. Избытки радиогенных нуклидов (40Аг из 40К, 4Не и 21 N6 из и и ТЬ, 129Хе из короткоживущего 1291 и ксенона спонтанного деления 238и и короткоживущего 244Ри) указывают на масштабную дегазацию мантии, имевшую место на ранних этапах развития Земли, а также делают важный вклад в изучение ранней эволюции земной атмосферы. Наконец, различия в изотопном составе благородных газов мантии-источника МОЫВ и источника плюмов тесно связаны со структурой и эволюцией мантии Земли. Это вносит свой вклад в обсуждение проблемы происхождения мантийных плюмов - связаны ли они с менее деплетированными и менее дегазированными (по сравнению с верхней мантией) глубинными резервуарами и требует ли их существование рассмотрения моделей послойной мантийной конвекции или же допускает полную конвекцию мантии.

Ответ на эти важные вопросы во многом зависит от правильной оценки изотопного состава благородных газов мантии Земли: как состава первичных изотопов, так и величины избытка радиогенных нуклидов редких газов, образовавшихся из разных (по времени жизни) материнских ядер. Все это требует проведения высокоточных анализов благородных газов в мантийных породах.

На сегодняшний день относительно хорошо установлен элементный и изотопный состав верхней мантии - источника базальтов срединно-океанических хребтов, в то время как характеристики благородных газов субконтинентальной литосферной мантии (СКЛМ) остаются дискуссионными. Небольшое количество существующих работ, которые главным образом сфокусированы на изучении гелия в СКЛМ, дают только общие представления об изотопной метке в этой части мантии. Открытыми остаются вопросы о латеральной и глубинной неоднородности изотопных меток благородных газов в континентальной литосферной мантии.

Актуальность работы. Работа представляется актуальной, поскольку является частью большого направления по изучению состава и структуры глобального геохимического резервуара — мантии Земли и направлена на исследование геохимической систематики таких уникальных трассеров природных геологических процессов как благородные газы. Слабая изученность и большая редкость данных по изотопному составу благородных газов (прежде всего, аргона и неона) в CKJ1M, также делают работу актуальной. Кроме того, в ходе работы дальнейшее развито получил

40 а 39 А

Аг- Аг метод исследования - в приложении к изучению поведения аргона в процессе мантийного метасоматоза.

Цели и задачи работы. Целью настоящего исследования было выявление закономерностей распределения изотопов аргона и легких благородных газов (Не и Ne) в породах субконтинентальной мантии и их поведения в мантийных процессах.

В частности, на одном из объектов - вулканическом поле Увэйрид (Саудовская Аравия) - изучалось геохимическое поведение аргона в процессе мантийного метасоматоза. Аргон в мантийных образцах обычно является сложной смесью, состоящей из разных пропорций in situ радиогенного 40Аг, мантийного (верхне- и/или нижнемантийного) и атмосферного компонент. Разделение этих составляющих имеет решающее значение для надежного определения их источников или процессов, приводящих к смешению разных компонентов аргона, и времени образования минералов и пород. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

- подобрать образцы мантийных ксенолитов, метасоматизированных в разной степени при взаимодействии с разными метасоматическими агентами;

- отобрать мономинеральные фракции и подготовить их вместе с валовыми пробами для изотопных анализов;

40 л 39 л

- изучить изотопныи состав аргона Аг- Ar-методом исследования;

- разделить генетически и изотопно различные компоненты аргона в мантийных ксенолитах и выявить их источники и фазы-носители;

- получить геохронологическую информацию.

На двух других объектах - вулканических полях Эйфеля (Германия) и Паннонского бассейна (Венгрия) - изучались вариации изотопного состава гелия, неона и аргона в газово-жидких включениях в мантийных ксенолитах. В связи с этим решались следующие задачи:

- подбор наиболее перспективных образцов для анализа благородных газов, для чего сначала проводилось измерение изотопного состава аргона в валовых пробах с выделением газа методом ступенчатого отжига - для выявления образцов, содержащих большое количество мантийного аргона и наименее контаминированных атмосферной составляющей;

- отбор мономинеральных образцов из перспективных ксенолитов;

- анализ изотопного состава гелия, неона и аргона с выделением газа из образцов методом ступенчатого дробления (для изучения газово-жидких включений без извлечения газов из решетки минерала) и последующая обработка и интерпретация данных.

Научная новизна. Впервые проведено детальное исследование влияния эффектов мантийного метасоматоза на изотопный состав аргона в мантийных ксенолитах Саудовской Аравии. Выявлена существенная неоднородность изотопного состава аргона в ксенолитах, которая отражает взаимодействия с изотопно и генетически разными флюидами и/или расплавами в течение, по крайней мере, двух различных периодов мантийного метасоматоза. Получена оценка возраста позднего мантийного метасоматоза 2 (~4 Ма) в мантии под Саудовской Аравией. Убедительно показано, что для получения надежных изотопных данных по благородным газам даже в мономинеральных образцах необходимо применять ступенчатый отжиг с высоким температурным разрешением - для дополнительного разделения газа главных минеральных фаз от газа вторичных контаминирующих фаз. Выявлено, что пироксен, как наименее подверженный влиянию атмосферных контаминантов, является наиболее подходящим минералом для исследования мантийных процессов с помощью изотопов благородных газов.

Впервые получены высокоточные данные по изотопному составу благородных газов в мантийных ксенолитах вулканических полей Эйфеля и Паинонского бассейна. На основании этих данных сделан вывод о вовлечении вещества глубинного мантийного плюма в неогеновый и четвертичный щелочно-базальтовый вулкаиизм Эйфеля и Паннонского бассейна. Сделаны модельные оценки изотопных меток благородных газов Европейского плюма и выявлены эффекты смешения вещества плюма и СКЛМ под Центральной и Восточной Европой.

Практическая значимость работы. Полученные данные могут быть полезны при построении моделей строения и эволюции мантии, взаимодействия разных мантийных резервуаров между собой и с атмосферой. Результаты исследования также будут полезны при построении моделей процессов, проходивших па до- и аккреционной стадии формирования Земли. Исследование позволило далее развить

40 а 39 А

Аг- Аг-метод датирования для изучения процессов мантииного метасоматоза и сопутствующих им комплексных взаимодействий между породами и флюидами и/или расплавами.

Защищаемые положения:

1. На основании изучения мантийных ксенолитов из вулканического поля Увэйрид, Саудовская Аравия, 40Аг-39Аг методом исследования установлено, что основным минералом-носителем мантийного аргона в изученных ксенолитах является пироксен, что делает его наиболее перспективным для получения изотопных характеристик мантийного источника ксенолитов. Оливин и амфибол в значительной степени контаминированы атмосферной составляющей, содержание которой в амфиболе в 3 - 18 раз выше, чем в пироксене; это приводит к тому, что амфибол даже при малых модальных количествах может вносить существенный вклад в аргоновый баланс ксенолита. Поэтому анализы в одну или лишь несколько первых температурных ступеней дают не имеющие определенного смысла усредненные изотопные отношения.

2. Впервые 40Аг-39Аг методом датирования определен возраст (3.85±0.40 Ма) обширного мантийного метасоматоза, приведшего к образованию вторичного межзернового амфибола в породах субконтинентальной мантии под Саудовской Аравией. Сделано предположение, что метасоматические процессы в мантии, проходившие одновременно с раскрытием красноморского рифта, сопровождались попаданием насыщенных морской водой флюидов в глубинные зоны, о чем свидетельствуют соотношения изотопного состава аргона с содержанием калия и хлора в образцах, подвергнутых наиболее сильному воздействию поздних метасоматических флюидов.

3. Получены высокопрецизионные данные по изотопному составу гелия, неона и аргона в мантийных ксенолитах из вулканических полей Эйфеля и Паннонского бассейна. Впервые для этих районов обнаружен менее нуклеогенный, в сравнении с МСЖВ, изотопный состав неона, что может быть объяснено лишь присутствием вещества глубинного мантийного плюма типа Лоихи или Реюньон: Такой вывод подтверждает выдвинутые ранее предположения, основанные на геохимических и геофизических данных, о том, что неоген-четвертичный щелочно-базальтовый вулканизм Эйфеля и Паннонского бассейна имеет плюмовый мантийный источник.

4. Предложена модель смешения компонентов гелия и неона из разных мантийных резервуаров, объясняющая отсутствие гелия с высокими (выше, чем в МСЖВ) отношениями 3Не/4Не в такой плюмовой континентальной обстановке, как вулканическая формация Эйфель. Получена модельная оценка изотопных меток благородных газов в Европейском плюме: 40Аг/36Аг = 15000±1200, 21Ne/22Nemanlle = 0.042±0.0б£4Не/3Не ~ 36000 - 80000.

Фактический материал. В основу работы положены экспериментальные данные, полученные автором в период с 1999 по 2003 год. За это время было подготовлено к измерениям 24 пробы пород и минералов; проведено более 200 анализов изотопного состава аргона в образцах ксенолитов из вулканических полей Саудовской Аравии и более 100 (не считая предварительных исследований) измерений изотопного состава гелия, неона и аргона в ксенолитах из вулканов Драйзер Вайер (Западный Эйфель, Германия) и Сцентбекалла (Паннонский бассейн, Венгрия). Анализы проводились на масс-спектрометрах СН-5 и VG-3600 в Институте ядерной физики им. Макса Планка (Хайдельберг, Германия). В работе также использованы данные исследования химического состава ксенолитов, полученные Melanie Kaliwoda на электронном микрозонде в Минералогическом Институте Хайдельбергского Университета (Германия).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, 5 глав и Заключения, изложена на 145 страницах, иллюстрирована 30 рисунками и содержит 22 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», Буйкин, Алексей Иванович

Заключение

Детальные анализы гелия, неона и аргона, выделенных ступенчатым дроблением из пироксеновых мономинеральных образцов из 4 ксенолитов Драйзер Вайер и 4 ксенолитов Сцентбекалла.дали высокопрецизионные изотопные данные. Благодаря подбору богатых газом, относительно неконтаминированных образцов и применению в исследовании. метода, ступенчатого дробления, нам удалось успешно разделить атмосферные и мантийные благородные газы, что позволило сделать оценку изотопных меток в мантийных конечных членах. Разные генерации флюидных включений содержат в разной степени фракционированные атмосферные и мантийные благородные газы. Каждый из образцов Сцентбекалла содержит относительно простую смесь одного атмосферного и одного мантийного компонента благородных газов; последний является гомогенным во всех образцах Сцентбекалла! Ксенолиты Эйфеля содержат в разной степени фракционированные компоненты даже в каждом отдельном образце.

Изотопный состав благородных газов в мантийном компоненте определяется двумя разными составляющими: (1) компонентом Европейского плюма, который главным образом отражается в изотопном составе аргона, и (2) компонентом CKJIM, доминирующем в составе гелия. Неон является производным обеих составляющих — в разных образцах доминирует либо компонент Европейского плюма, либо CKJ1M. Ранее этот эффект наблюдался в гелий-неоновой изотопной систематике в других районах [Kellog et al. 1999; Courtillot et al. 2003; Porcelli and Holliday 2001] и, по всей видимости, является фундаментальным процессом смешения по-разному фракционированных компонентов благородных газов глубинной и малоглубинной мантии. Наиболее вероятно, он происходит в малоглубинной мантии, скорее всего, при взаимодействии с расплавами, так как единственным процессом, значительно разделяющим тяжелые и легкие благородные газы, является процесс распределения между расплавом и газом, или расплавом и твердой фазой.

Таким образом, анализ полученных нами высокопрецизнонных изотопных данных позволяет сделать вывод о вовлечении вещества глубинного мантийного плюма в неогеновый и четвертичный щелочно-базальтовый вулканизм Эйфеля и Паппопского бассейна. Последний район характеризуется сильно утонченной литосферой (толщина около 60 км), и щелочные базальты в нем были практически не подвержены влиянию локально субдуцирующей плиты [Embey-Isztin et al. 1993]. Определены изотопные метки благородных газов Европейского плюма: 40Аг/36Аг = 15000±1200, 2lNe/22Ne = 0.042±0.005 и 4Не/3Не ~ 36000 (или около 80000, если до внедрения в CKJIM происходило заметное смешение между веществом плюма и астепосфсрпымн расплавами; рис. 24, 25, 28). Наши результаты далее развивают ранее выдвинутые предположения об активном мантийном апвеллинге, базирующиеся на геохимических [Hoemle et al. 1995; Granet et al. 1995; Wilson and Downes 1992; Rosenbaum et al. 1997; Witt-Eickschen et al. 2003; Wedepohl and Baumann 1999] и геофизических [Granet et al. 1995; Ritter et al. 2001] данных и подтверждают их. Эффекты смешения, выявленные в этой работе, также разъясняют прежде приводившие в замешательство наблюдения об отсутствии гелия плюмового типа в такой предположительно «плюмовой» континентальной обстановке как вулканическая формация Эйфель.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Буйкин, Алексей Иванович, 2005 год

1. Азбель И.Я., Толстихин И.Н. (1988) Радиогенные изотопы и эволюция мантии земли,коры и атмосферы. Апатиты. 141с.

2. Ашкинадзе Г.Ш., Шуколюков Ю.А., Гороховский Б.М. (1977) K-Ar-датирование поотношению 40Аг/39Аг.// Проблемы датирования докембрийских образований. Ленинград, «Наука», 50-76

3. Буйкин А.И., Трилофф М., Рябчиков И.Д. (2005) 40Аг-39Аг датирование флогопитовоговебстерита: свидетельство в пользу древнего метасоматоза в субконтинетальной литосферной мантии под Аравийской плитой? Доклады Академии Наук, т. 400, №1, стр. 64-68.

4. Верховский А.Б., Шуколюков Ю.А. (1991) Элементное и изотопное фракционированиеблагородных газов в природе. Москва, «Наука», 294с.

5. Верховский А.Б., Юргина Е.К., Шуколюков Ю.А. (1986) Изотопный состав Ar и элементная распространенность благородных газов в мантийных резервуарах// Эволюция системы кора-мантия. Москва, «Наука», 224 с.

6. Крылов А.Я., Мамырин Б.А., Хабарин Л.В., Мазииа Т.И., Силин Ю.И. (1974) Изотопыгелия в коренных породах дна океанов. Геохимия. № 8. С. 1224-1226.

7. Мамырин Б.А., Толстихин И.Н., Ануфриев Г.С. и Каменский И.Л. (1969) Аномальныйизотопный состав гелия в вулканических газах // Докл. АН СССР. Т. 184. №5. С. 11971199.

8. Озима.М., Подосек Ф. (1987) Геохимия благородных газов. Л., Недра, 343 с.

9. Фор Г. (1989) Основы изотопной геологии. Москва, «Мир», 590с

10. Alle W.E., Lessier R.M. (1973) Neutron activation cross sections. Nucl. Data Table, 11, N 8-9

11. Agrinier P., Mevel C., Bosch D. and Javoy, M. (1993) Metasomatic hydrous fluids in amphibole peridotites from Zabargad Island (Red Sea). Earth Planet. Sei. Lett. 120, 187-205.

12. Allegre C.J., Staudaher Th., Sarda Rh. (1986/1987) Rare gas systematic: Formation of the atmosphere, evolution and structure of the Earth's mantle. Earth and Planet. Sei. Lett. Vol. 1, P. 127-150

13. Allegre C.J. and Turcotte D.L. (1985). Geodynamic mixing in the mesosphere boundary layer and the origin of oceanic islands. Geophis. Res. Lett. V. 12. P. 207-210.

14. Althaus Т., Zur'Geochemie der Edelgase ultramafischer Mantelxenolithe und Alkalibasalte der Persani-Berge, Transsilvanien, Rumänien. Scientific Technical Report STR00/07, Geoforschungszentrum Potsdam (1999).

15. Anderson D.L. (1984) Science. V. 223. P. 347-355.

16. Anderson D.L., A model to explain the various paradoxes associated with mantle noble gas geochemistry, Proc. Natl. Acad. Sei. USA 95 (1998) 9087-9092.

17. Ballentine C.J. and Barfod D. (2000) The origin of air-like noble gases in MORB and OIB. Earth Planet. Sei. Lett. 180, 39-48.

18. Ballentine C.J., Porcelli D., Wieler R. (2001) Noble gases in mantle plumes. Science 291:2269a.

19. Ballentine C.J.,Marty В., Sherwood Lollar В. and Cassidy M. (2005) Neon isotopes constrain convection and volatile origin in the Earth's mantle. Nature 433, 33-38.

20. Barfod D.N., Ballentine C.J., Halliday A.N., Fitton J.G., Noble gases in the Cameroon line i* and the He, Ne, and Ar isotopic compositions of high p (HIMU) mantle, J. Geophys. Res. 1041999) 29509-29527.

21. Benkert J.P., Baur H., Signer P. and Wieler R. (1993) He, Ne and Ar from the solar wind and solar energetic particles in lunar ilmenites and pyroxenes. J. Geophys. Res. 98, 13147-13162

22. Berger G.W., York D. (1970) Precision of the 40Ar/39Ar dating technique. Earth and Planet. Sci. Lett. V. 9, №1, p. 39-44.

23. Bernatovicz TJ and Podosek FA (1978) Nuclear components in the atmosphere. In Alexander EC, Ozima M (eds) Terrestrial Rare Gases. Center for the Academic Publications Japan, Tokyo, p 99-135

24. Bohannon R.G., Naeser C.W., Schmidt D.L., Zimmermann R.A. (1989) The timing of uplift, volcanism, and rifting peripheral to the Red Sea: a case for passive rifting? J. Geophys. Res. 94, 1683-1701

25. Brcddam K., Kurz M.D. (2001) Helium isotope signatures of Icelandic alkaline lavas. EOS Trans Am Geophys Union 82:F1315.

26. Brereton N.R. (1970) Corections for Interfering Isotopes in the 40Ar-39Ar dating method. Earth Planet. Sci. Lett., 8,427-433

27. Brooker R.A., Du Z., Blundy J. D., Kelley S.P., Allan N.L., Wood B.J., Chamorro E. M., Wartho J.A., Purton J. A., The 'zero charge' partitioning behaviour of noble gases during mantle melting, Nature 423 (2003) 738-741.

28. Bukowinski M.S.T. (1979) Theoretical estimate of compressional changes of decay constant of40K. Geophys.'Res. Lett. 6, 697-699.

29. Burnard PG, Stuart FM, Turner G, Oskarsson N (1994) Air contamination of basaltic magmas: implications for high ^e/'He mantle isotopic composition. J Geophys Res 99:17709-17715

30. Burnard P.G., Graham D., Turner G., Vesicle-specific noble gas analyses of „popping rock": Implications for primordial noble gases in Earth, Science 276 (1997) 568-571.55.

31. Burnham OM, Rogers NW, Person DG, van Calsteren PW, Hawkesworth CJ (1988) The petrogenesis of eastern Pyrenean peridotites: an integrated study of their whole rock geochemistry and Re-Os isotope composition. Geochim Cosmochim Acta 62:2293-2310

32. BVSP-Basaltic Volcanism Study Project (1981) Basaltic volcanism on the terrestrial planets. Pergamon Press,.New York, pp 282-310.

33. Cameron A.G.W. (1973) Abundances of the elements in the solar system. Space Science Rewiews, 15, 121-146

34. Carlson RW, Irving AJ (1994) Depletion and enrichment history of subcontinental lithospheric mantle an Os, Sr, Nd and Pb isotopic study of ultramafic xenoliths from the northwestern Wyoming craton. Earth Planet. Sci. Lett. 126:457-472

35. Clarke W.B., Beg M.A., Craig H. (1969) Excess 3He in the sea: evidence for terrestrial '» primordial helium // Earth Planet. Sei. Lett. Vol. 6. P. 213-220.

36. Courtillot V., Davaille A., Besse J., Stock J., Three distinct types of hotspots in the Earth's mantle, Earth Planet. Sei. Lett. 205 (2003) 295-308.

37. Christensen U.R. (1995) Annu. Rev. Earth Planetary Science. V. 23. P. 65-87.

38. Dalrymple G.B., Lanphere M.A. (1971) 40Ar/39Ar technique of K-Ar dating: a comparison with the conventional technique. Earth Planet. Sei. Lett., 12, N3, 300-308

39. Dixon ET, Honda M, McDougall I, Campbell IH, Sigurdsson I (2000) Preservation of near-solar neon isotopic ratios in Icelandic basalts. Earth Planet. Sei. Lett. 180:309-324

40. Dodson A, DePaolo DJ, Kennedy BM (1998) Helium isotopes in lithospheric mantle: Evidence from Tertiary basalts of the Western USA. Geochim Cosmochim Acta 62:37753787

41. Douglass J, Schilling J-G, Fontignie D (1999) Plume-ridge interactions of the Discovery and Shona mantle plumes with the southern Mid-Atlantic Ridge (40 -55 S). J Geophys Res 104:2941-2962

42. Downes H., Vaselli O., The lithospheric mantle beneath the Carpathian-Pannonian Region: a review of trace element and isotopic evidence from ultramafic xenoliths. Acta Vulcanologica 7(1995)219-229

43. Dunai TJ (1993) Noble gases in the subcontinental mantle and the lower crust. PhD dissertation, Swiss Federal Institute of Technology (ETH), Zürich, Switzerland.

44. Dunai T.J. and- Baur H. (1995) Helium, neon, and argon systematics of the European subcontinental mantle: Implications for its geochemical evolution. Geochim. Cosmochim. Acta 59, 2767-2783.

45. Dunai T.J. and Porcelli D. (2002) Storage and transport of noble gases in the subcontinental lithosphere. Rev Mineral Geochem. V. 47. Pp. 371-409.

46. Duncan R.A., Petersen N., Hargraves R.B., Mantle plumes, movement of the European plate, and polar wandering, Nature 239 (1972) 82-86.

47. Embey-Isztin A., Scharbert H.G., Dietrich H., Poultidis H., Petrology and geochemistry of peridotite xenoliths in alkali basalts from the Transdanubian Volcanic Region, West Hungary, J. Petr. 30(1989) 79-105.

48. Embey-Isztin A., Downes H., James D.E., Upton B.G.J., Dobosi G., Ingram G.A., Harmon R.S., Scharbert H.G., The petrogenesis of Pliocene alkaline volcanic rocks from the Pannonian Basin, Eastern Central Europe, J. Pet. 34 (1993), 317-343.

49. Embey-Isztin A., Dobosi G., Altherr R., Meyer H.-P., Thermal evolution of the Lithosphere % beneath the western Pannonian basin: evidence from deep-seated xenoliths, Tectonophysics331 (2001)285-306.

50. Farley KA, Craig H (1994) Atmospheric argon contamination of ocean island basalt olivine phenocrysts. Geochim. Cosmochim. Acta 58:2509-2517

51. Fisher DE (1994) Mantle and atmospheric-like argon in vesicles of MORB glasses. Earth Planet. Sci. Lett. 123:199-204

52. Fleming W.H., Thode H.G. (1953) Argon-38 in pitchblende minerals and nuclear processes in nature. Physical Review, 90, 857-858

53. Franz G, Steiner G, Volker F, Pudlo D, Hammerschmidt K (1999) Plume related alkaline magmatism in central Africa the Meidob hills (W Sudan). Chem Geol 157:27-47

54. Frey FA, Green DH (1974) The mineralogy, geochemistry, and origin of lherzolite inclusions in Victorian basanites. Geochim Cosmochim Acta 38:1023-1059

55. Furman T, Graham DW (1999) Erosion of lithospheric mantle beneath the East African Rift system: geochemical evidence from the Kivu volcanic province. Lithos 48:237-262

56. Galer S.J.G. and O'Nions R.K. (1985). Nature. V. 316. P. 778-782.

57. Gautheron C., Moreira M., Helium signature of the subcontinental lithospheric mantle, Earth * Plan. Sci. Lett. 199 (2002) 39-47.

58. Goes S., Spakman W., Bijwaard H., A lower mantle source for Central European volcanism. Science 286 (1999) 1928-1931.

59. Graham DW, Furman TH, Ebinger CJ, Rogers NW, Lupton JE (1995) Helium, Lead, strontium and neodymium isotope variations in mafic volcanic rocks from the western branch of the East African Rift. EOS Trans, Am Geophys Union 76:F686

60. Graham DW (2002) Noble gas isotope geochemistry of mid-ocean ridge and ocean island basalts: characterization of mantle source reservoirs. Rev Mineral Geochem. V. 47. Pp. 247318.

61. Graham DW (2005) Neon illuminates the mantle. Nature 433, 25-26.

62. Granet M., Wilson M., Achauer U. Imaging a mantle plume beneath the French Massif Central, Earth Planet. Sci. Lett. 136 (1995) 281-296.

63. Hamelin B, Allègre CJ. Lead isotope study of orogenic lherzolite massifs. Earth Planet Sci Lett. (1988) V. 91. P. 117-131.

64. Handler MR, Bennett VC, Esat TM (1997) The persistence of off-cratonic lithospheric mantle: Os isotopic systematics of variably metasomatised southeast Australian xenoliths. Earth Planet Sci Lett 151:61-75

65. Hanyu T., Kaneoka I., The uniform and low 3He/4He ratios of HIMU basalts as evidence for their origin as recycled materials. Nature 390 (1997) 273-276.

66. Hanyu T, Dunai TJ, Davies GR, Kaneoka I, Nohda S, Uto K (2001) Noble gas study of the Reunion hotspot: evidence for less-degassed mantle sources. Earth Planet Sci Lett 193:83-98

67. Harrison D., Burnard P., Trieloff M., Turner G., Resolving atmospheric contaminants in mantle noble gas analyses, Geochem. Geophys. Geosyst. 4(3) (2003) 2002GC000325.

68. Hawkesworth CJ, Kempton PD, Rogers NW, Ellam RM, van Calsteren PWC (1990) Continental mantle lithosphere, and shellow level enrichment processes in the Earth's mantle. Earth Planet Sci Lett 96:256-168

69. Henjes-Kunst F. (1987) Multi-stage or single stage metasomatism within the lithospheric mantle beneath NW Saudi Arabia? Evidences from mantle xenoliths. Terra Cognita 7, 396.

70. Henjes-Kunst F., Altherr R. and Baumann A. (1990) Evolution and composition of the lithospheric mantle underneath the western Arabian peninsula: Constraints from Sr-Nd isotope systematics of mantle xenoliths. Contrib. Min. Petrol. 105, 460-472.

71. Hilton DR, MacPherson CG, Elliott TR (2000) Helium isotope ratios in mantle phenocrysts and geothermal fluids from La Palma, the Canary Islands (Spain): implications for HIMU mantle sources. Geochim Cosmochim Acta 64:2119-2132.

72. Hiyagon H., Ozima M., Marty B., Zashu S., Sakai H. (1992) Noble gases in submarine glasses from mid-ocean ridges and Loihi seamount: constraints on the early history of the Earth. Geochim Cosmochim Acta 56:1301-1316.

73. Hoemle K., Zhang Y., Graham D., Seismic and geochemical evidence for large-scale mantle upwelling beneath the eastern Atlantic and western and central Europe, Nature 374 (1995) 3439.

74. Hofmann A.W. (1997) Mantle geochemistry: The message from oceanic volcanism. Nature 385,219-229.

75. Honda M., Reynolds J., Roedder E., Epstein S. (1987) Noble gases in diamonds: occurrences of solar like helium and neon. J. Geophys Res 92:12507-12521.

76. Honda M., McDougall I., Patterson D.B., Doulgeris A., Clague D.A., Possible solar noble-gas component in Hawaiian basalts, Nature 349 (1991) 149-151.

77. Honda M., McDougall I., Patterson D. (1993) Solar noble gases in the Earth: the systematics of helium-neon isotopes in mantle derived samples. Lithos 30:257-265

78. Hopp J., Trieloff M. and Altherr R. (2004) Neon isotopes in mantle rocks from the Red Sea • region reveal large-scale plume-lithosphere interaction. Earth Planet. Sci. Lett. 219, 61-76.

79. Jambon A., Weber H.W., Begemann F., Helium and argon from an Atlantic MORB glass: Concentration, distribution and isotopic composition. Earth Planet. Sci Lett. 73 (1985) 255267.

80. Javoy M., Pineau F. (1991) The volatiles record of a "popping" rock from the Mid-Atlantic ridge at 14 N: chemical and isotopic composition of gas trapped in the versicles. Earth Planet. Sci. Lett. 107,598-611.

81. Johnson L.H., R. Burgess, G. Turner, H.J. Milledge and J.W. Harris (2000) Noble gas and halogen geochemistry of mantle fluids: Comparison of African and Canadian diamonds.

82. Geochim. Cosmochim. Acta 64, 717-732.

83. Jordan TH (1988) Structure and formation of continental tectosphere. Rev Geophys Space Phys 13:1-12.

84. Kaneoka I, Takaoka N, Clague DA (1983) Noble gas systematics for coexisting glass and <fi olivine crystals in basalts and dunite xenoliths from Loihi Seamount. Earth Planet. Sci. Lett.66:427-437

85. Kaneoka I, Takaoka N (1985) Noble gas state in the Earth interior some constraints on the present state. Chem Geol (Isotop Geosci) 52:75-95.

86. Kellogg L.H., Hager B.H., R.D. van der Hilst, Compositional stratification in the deep mantle. Science IM (1999) 1881-1884.

87. Krylov A., Mamyrin B.A., Khabarin L.A., Mazina T.I., Silin Y.I. (1974) Helium isotopes in ocean floor bedrock. Geochem Intl. V. 11. P. 839-844.

88. Kurat G., Embey-Isztin A., Kracher A., Scharbert H.G., The upper mantle beneath Kapfenstein and the Transdanubian volcanic region, E Austria and W Hungaria: a comparison. Mineral. Petrol. 44 (1991) 21-38.

89. Kurz M.D., Subducted oceanic lithosphere and the origin of the 'high m' basalt helium isotopic signature, Earth Planet. Sci Lett. 189 (2001) 49-57.

90. Langmuir CH, Vocke RD, Hanson GN, Hart SR (1978) A general mixing equation with applications to Icelandic basalts. Earth Planet. Sci Lett. 37:380-392.

91. Li X., Kind R., Priestley K., Sobolev S.V., Tilmann F., Yuan X., Weber M., Mapping the Hawaiian plume conduit with converted seismic waves, Nature 405 (2000) 938-941.

92. Lupton J.E. (1983) Terrestrial inert gases: isotope tracer studies and clucs to primordial components in the mantle. Ann Rev Earth Planet Sci. V. 11. P. 371-414.

93. Lupton J.E. and Craig H. (1975) Excess 3He in oceanic basalts: evidence for primordial terrestrial helium. Earth Planet Sci Lett. V. 26. P. 133-139.

94. Mahoney JJ, Sinton JM, Kurz MD, Macdougall JD, Spencer KJ, Lugmair GW (1994) Isotope and trace element characteristics of a super-fast spreading ridge: East Pacific Rise, 13* 23 S. Earth Planet Sci Lett. V. 121. P. 173-193.

95. Margo G, Pennisi M (1991) Noble gases and nitrogen: mixing and temporal evolution in the fumarolic fluids of Volcano, Italy. J Volcanol Geotherm Res. 47:237-247

96. Marty B. and Ozima M. (1986) Noble gas distribution in oceanic basalt glasses. Geochim Cosmochim Acta 50:1093-1098.

97. Marty B. (1989) Neon and xenon isotopes in MORB: implications for the Earth-atmosphere evolution. Earth Planet Sci Lett. V. 94. P. 45-56.

98. Marty B, Appora I, Barrat J-A, Deniel C, Vellutini P, Vidal P (1993) He, Ar, Sr, Nd and Pb isotopes in volcanic rocks from Afar: evidence for a primitive mantle component and constraints on magmatic sources. Geochem J27:219-228.

99. Marty B, Humbert F (1997) Nitrogen and argon isotopes in oceanic basalts. Earth Planet Sci Lett. 152:101-112

100. Marty B, Tolstikhin I, Kamensky IL, Nivin V, Balaganskaya E, Zimmerman J-L (1998) Plume-derived rare gases in 380 Ma carbonatites from the Kola region (Russia) and the argonisotopic composition in the deep mantle. Earth Planet Sci Lett. 164:179-192

101. Matsumoto T, Honda M, McDougall I, Yatsevich I, O'Reilly SY (1997) Plume-like neon in a metasomatic apatite from Australian lithospheric mantle. Nature 388:162-164.

102. Matsumoto T., Honda M., McDougall I., O'Reilly S. Noble gases in anhydrous lherzolites W from the Newer Volcanics, southeastern Australia: A MORB-like reservoir in thesubcontinental mantle. Geochim. Cosmochim. Acta 62 (1998) 2521-2533.

103. Matsumoto T., Honda M., McDougall I., O'Reilly S, Norman M, Yaxley G (2000) Noble gases in pyroxenites and metasomatized peridotites from the Newer Volcanics, southeastern Australia: implications for mantle metasomatism. Chem Geol 168:49-73.

104. McDougall J., Harrison T.M. (1987) Geochronology and thermochronology by the 40Ar/39Ar method. New Iork, Oxford University Press, 212pp.

105. Menzies M, Chazot G (1995) Fliud processes in diamond to spinel facies shallow mantle. J Geodynamics 20:387-415.

106. Merrihue C. and Turner G. (1966) Potassium-argon dating by activation with fast neutrons. -J. Geophys. Res., v. 71, №11, p. 2852-2857

107. Mitchell J.G. (1968a) The 40Ar/39Ar method for potassium-argon age determination. -Geochim. et Cosmochim. Acta, v. 32, №8, p. 781-790

108. Montelli R., Nolet G., Dahlen F.A., Masters G., Engdahl E.R., Hung S.H., Finite-Frequency Tomography Reveals a Variety of Plumes in the Mantle, Science 303 (2004) 338-343.

109. Moreira M., Staudacher Th., Sarda P., Schilling J.G., Allègre C.J., A primitive plume neon component in MORB: The Shona ridge-anomaly, South Atlantic (51-52°S), Earth Planet. Sci. Lett. 133 (1995) 367-377.

110. Moreira M., Kunz, J. and Allègre C.J. (1998) Rare gas systematics in popping rock: Isotopicand elemental compositions in the upper mantle. Science 279, 1178-1181.

111. Moreira M, Gautheron C, Breddam K, Curtice J, Kurz MD (2001) Solar neon in the Icelandic mantle: new evidence for the undegassed lower mantle. Earth Planet. Sci. Lett. 185:15-23.

112. Morgan W.G. (1972) Convection plumes in the lower mantle. Nature. V. 230. P. 42-43

113. Nagao K, Takahashi E (1993) Noble gases in the mantle wedge and lower crust an inference from the isotopic analyses of xenoliths from Oki-Dogo and Ichinomegata, Japan. Geochem J 27:229-240

114. Niedermann S., Bach W., Erzinger J., Noble gas evidence for a lower mantle component in MORBs from the southern East Pacific Rise: Decoupling of helium and neon isotope systematics, Geochim. Cosmochim. Acta 61 (1997) 2697-2715.

115. Niedermann S, Bach W (1998) Anomalousely nucleogenic neon in North Chile Ridge basalt glasses, suggesting a previously degassed mantle source. Earth Planet. Sci. Lett. 160:447-462.

116. O'Nions R.K. and McKenzie D. (1993) Estimates of mantle thorium/uranium ratios from Th, U and Pb isotopic abundances in basaltic melts. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A342:65-74.

117. Ozima M., Zashu S. (1988) Solar-type neon in Zaire cubic diamonds. Geochim Cosmochim Acta 52:19-25

118. Ozima M. and Podosek F.A. (2002) Noble gas geochemistry, 2nd ed. Cambridge: Cambridge * University press, 286 pp.

119. Pearson DG (1999a) Evolution of cratonic lithospheric mantle: an isotopic perspective. In Mantle petrology: field observations and high-pressure experimentation: A trubute to Francis

120. R. (Joe) Boyd. Fei Y, Bertka CM, Mysen BO (eds). The Geochemical Society Spec Publ * 6:57-78.

121. Pearson DG (1999b) The age of continental roots. Lithos 48:171-194.

122. Pineau F., Javoy M. (1994) Strong degassing at ridge crests: the behaviour of dissolved carbon and water in basalt glasses at 14 N, Mid-Atlantic Ridge. Earth Planet. Sci. Lett. 123: 179-198.

123. Porcelli D, O'Nions RK, O'Reilly SY (1986) Helium and strontium isotopes in ultramafic xenoliths. Chem Geol 54:237-249.

124. Porcelli D, Stone JOH, O'Nions RK (1987) Enhanced ^eAie ratios and cosmogenic helium in ultramafic xenoliths. Chem Geol 64:25-33.

125. Porcelli D, O'Nions RK, Galer SJG, Cohen AS, Mattey DP (1992) Isotopic relationships of volatile and lithophile trace elements in continental ultramafic xenoliths. Contrib Mineral Petrol 110:528-538.

126. Porcelli D. and Pepin R.O. (2000) Rare gas constraints on early Earth history. In Canup R.M., Righter K. (eds) Origin of the Earth and Moon. The University of Arizona Press, Tucson, p. 435-458.

127. Porcelli D., Halliday A.N., The core as a possible source of mantle helium, Earth Planet. Sci. Lett. 192 (2001)45-56.

128. Poreda R.J. and Farley K.A. (1992) Rare gases in Samoan xenoliths. Earth Planet. Sci. Lett. 113, 129-144.

129. Reid MR, Graham DW (1996) Resolving lithospheric and sub-lithospheric contributions to helium isotope variations in basalts from the southwestern US. Earth Planet. Sci. Lett. 144:213-222.

130. Richardson SH, Gurney JJ, Erlank AJ, Harris JW (1984) Origin of diamonds in old enriched mantle. Nature 310:198-202.

131. Richardson SH, Harris JW (1997) Antiquity of peridotitic diamonds from the Siberian craton. Earth Planet. Sci. Lett. 151:271-277.

132. Ritter J.R.R., Jordan M., Christensen U.R., Achauer U., A mantle plume below the Eifel volcanic fields, Germany, Earth Planet. Sci. Lett. 186 (2001) 7-14.

133. Roddick J.C. (1983) High precision intercalibration of 40Ar-39Ar standarts. Geochim Cosmochim Acta 47:887-898

134. Rogers NW, De Mulder M, Hawkesworth CH (1992) An enriched mantle source for potassic basanites: evidence from Karisimbi volcano, Virunga volcanic province, Rwanda. Contrib Mineral Petrol 111:543-556.

135. Rosenbaum J.M., Wilson M., Downes H., Multiple enrichment of the Carpathian-Pannonian mantle: Pb-Sr-Nd isotope and trace element constraints, J. Geophys. Res. 102 (1997) 14947 -14961.

136. Sarda Rli., Staudaher Th., Allegre C.J. (1985) 40Ar/36Ar in MORB glasses: constraints on atmosphere and mantle evolution. Earth and Planet. Sci. Lett. Vol. 72, P. 357-375

137. Sarda Rh., Staudaher Th., Allegre C.J. (1988) Neon isotopes in submarine basalts. Ibid. Vol. 89, P. 73-88

138. Sarda P. and Graham D. (1990) Mid-ocean ridge popping rocks: implications for degassing at ridge crests. Earth and Planet. Sci. Lett. Vol. 97. P. 268-289.

139. Sarda P., Moreira M., Staudacher Th., Rare gas systematics on the southernmost Mid-•0 Atlantic Ridge: Constraints on the lower mantle and the Dupal source. J. Geophys. Res. 1052000)5973-5996.

140. Scarsi P., Craig H. (1996) Helium isotope ratios in Ethiopian Rift basalts. Earth Planet. Sci. Lett. 144 505-516.

141. Schilling J-G (1973) Iceland mantle plume: Geochemical evidence along Reykjanes Ridge. Nature 242. P. 565-571.

142. Shaw AM, Hilton DR, Macpherson CG, Sinton JM (2001) Nucleogenic neon in high 3He/4He lavas from the Manus back-arc basin: a new perspective on He-Ne decoupling. Earth Planet. Sci. Lett. 194:53-66.

143. Shen Y., Solomon S.C., Bjarnason I.T., Wolfe C.J., Seismic evidence for a lower-mantle origin of the Iceland plume, Nature 395 (1998) 62-65.

144. Small C (1995) Observations of ridge-hotspot interactions in the Sourthen Occan. J Geophys Res. 100:17931-17946.

145. Staudaher T., Sarda P., Richardson S.H., Allègre C.J., Sagna I., Dmitriev L.V. (1989) Noble gases in basalt glasses from a Mid-Atlantic Ridge topographic high at 14 N: Geodynamic consequences. Earth and Planet. Sci. Lett. Vol. 96, P. 119-133.

146. Staudaher T., Sarda P., Allègre C.J. (1990) Noble gas systematics of Réunion Island. Chem Geol 89:1-17.

147. Steiger R.H. and Jaeger E. (1977) Subcommission on Geochronology: Convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology. Earth Planet. Sci. Lett., 36, 359-362

148. Stein M. and Hofmann A.W. (1994) Mantle plumes and episodic crustal growth. Nature. V. 372. P. 63-68.

149. Stein M. and Goldstein S.L. (1996) From plume head to continental lithosphère in the Arabian-Nubian shield. Nature. V. 382. P. 773-778.

150. Stoenncr R.W., Schaffer O.A., Katcoff S. (1965) Half-lives of argon-37, argon-39 and argon-42. Nature, 148, N3672, 1325-1327

151. Stosch HG, Carlson RW, Lugmair GW (1980) Episodic mantle differentiation: Nd and Sr isotopic evidence. Earth Planet Sci Lett 47:263-271

152. Szabô Cs., Vaselli O., Vanucci O. R., Bottazzi P., Ottolini L., Coradossi N., Kubovics I., Ultramafic xenoliths from the Little Hungarian Plain (Western Hungary): a petrologic and geochemical study. Acta Vulcanologica 1 (1995) 249-263.

153. Tôrôk K., De Vivo B., Fluid inclusions in upper mantle xenoliths from the Balaton Highland, Western Hungary. Acta Vulcanologica 1 (1995) 277-284.

154. Trieloff M. and Kunz J. (2004) Isotope systematics of noble gases in the Earth's mantle: Possible sources of primordial isotopes and implications for mantle structure. Physics of the Earth and Planetary Interiors, in press.

155. Trieloff M., Falter M. and Jessberger E.K. (2003) The distribution of mantle and atmospheric argon in oceanic basalt glasses. Geochim. Cosmochim. Acta, 67, 1229-1245.

156. Trieloff M., Kunz J., Allègre C.J. (2002) Noble gas systematics of the Réunion mantle plume source and the origin of primordial noble gases in Earth's mantle, Earth Planet. Sci. Lett. 200 297-313.

157. Trieloff M., Kunz J., Clague D.A., Harrison D. and Allègre C.J. (2000) The nature of pristine noble gases in mantle plumes. Science 288, 1036-1038.

158. Trieloff M., Weber H.W., Kurat G., Jessberger E.K., and Janicke J. (1997) Noble gases, their '# carrier phases, and argon chronology of upper mantle rocks from Zabargad Island, Red Sea.

159. Geochim. Cosmochim. Acta, 61,5065-5088.

160. Trieloff M., Reimold W.U., Kunz J., Boer R.H. and Jessberger E.K. (1994) 4(,Ar-39Ar thermochronology of pseudotachylite at the Ventersdorp Contact Reef, Witwatersrand Basin. S. Afr. J.Geol. 97, 365-384.

161. Trull TW, Kurz MD (1993) Experimental measurements of 3He and 4He mobility in olivine and pyroxene at magmatic temperatures. Geochim Cosmochim Acta 57:1313-1324

162. Turner G. (1971) 40Ar-39Ar dating: the optimisation of irradiation parameters. Earth Planet. Sci. Lett., 10, N2, 227-234

163. Turner G., Burgess R. and Bannon M. (1990) Volatile-rich mantle fluids inferred from inclusions in diamond and mantle xenoliths. Nature 344, 653-655.

164. Turner G., Burnard P., Ford J.L., Gilmour J.D., Lyon I.C. and Stuart F.M. (1993). Tracing fluid sources and interactions. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 344, 127-140.

165. Valbracht P.J., Staudacher Th., Malahoff A., Allègre C.J., Noble gas systcmatics of deep rift zone glasses from Loihi Seamount, Hawaii, Earth Planet. Sci. Lett. 150 (1997) 399-411

166. Wedepohl K. H., Baumann A., Central European Cenozoic plume volcanism with OIB characteristics and indications of a lower mantle source, Contrib. Mineral. Petrol. 136 (1999) 225- 239.

167. Wetherill G.W. (1954) Variations in the isotopic abundances of neon and argon extracted from radioactive minerals. Physical Review, 96, 679-683

168. Wilson M., Downes H., Mafic alkaline magmatism associated with the European Cenozoic rift system, Tectonophysics 208 (1992) 173 182.

169. Wilson M., Downes H., Tertiary-Quaternary extension-related alkaline magmatism in * Western and Central Europe, J. Petrol. 32 (1991) 1811-1849.

170. Witt-Eickschen G., Seek H.A., Reys C., Multiple enrichment processes and their relationships in the subcrustal lithosphere beneath the Eifel (Germany). J. Pet. 34 (1993) 1-22.

171. Witt-Eickschen G., Kramm U., Evidence for the multiple stage evolution of the subcontinental lithospheric mantle beneath the Eifel (Germany) from pyroxenite and compositepyroxenite/peridotite xenoliths, Contrib. Min. Petr. 131 (1998) 258-272.

172. Witt-Eickschen G., Klemd R., Seek H.A., Density contrast of fluid inclusions associated with melt (glass) from two distinct suites of mantle peridotites from the West Eifel, Germany: Implications for melt origin, Eur. J. Min. 15 (2003) 95-102.

173. Walker RJ, Carlson RW, Shirey SB, Boyd FR (1989) Os, Sr, Nd and Pb isotope systematics ^ of southern African peridotite xenoliths: implications for the chemical evolution ofsubcontinental mantle. Geochim Cosmochim Acta 53:1583-1595.

174. Yatsevich I., Honda M. (1997) Production of nucleogenic neon in the Earth from natural radioactive decay. J Geophys Res. 102:10291-10298.

175. Yokochi R. and Marty B. (2004) A determination of the neon isotopic composition of the deep mantle. Earth Plan. Sci. Lett. 225:77-88.

176. Ziegler P. (1992) European Cenozoic rift system, Tectonophysics 208: 91-111.

177. Zindler A., Hart S.R. (1986) Chemical geodynamics, Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 14: 493571.