Evidências de convecção suboceânica em pequena escala a partir de um xenólito de lherzolita com "garnet" da Ilha Aitutaki, Ilhas Cook

Resumo Xenólitos de peridotito com garnet têm sido raramente reportados do manto suboceânico. As características petrográficas e geoquímicas dos xenólitos de peridotito oceânico ricos em garnet fornecem informações valiosas sobre a dinâmica da interação entre a litosfera suboceânica e a astenosfera. Nós examinamos um xenólito de lherzolita incluído em lava de nefelinito olivínico da Ilha Aitutaki, um membro da cadeia vulcânica Cook-Austral. O xenólito de lherzolita contém agregados minerais (FMAs) finos de cor avermelhada (< 5 µm de tamanho) com intervalo de tamanho de 0,5 a 6 mm, consistindo em olivina, plagioclases cálcicas e sódicas, espinélio aluminífero, ferro nativo e nefelina. Observações microestruturais e dados químicos corroboram que o FMA é um garnet rico em piropo decomposto que inclui grãos de espinélio cromiano com uma morfologia irregular altamente indentada no centro. O FMA é cercado por uma aureola pobre em piroxênio e rica em olivina. As relações espaciais e morfológicas do FMA e do espinélio cromiano com a margem empobrecida em piroxênio sugerem uma reação de espinélio aluminífero + piroxênios → garnet rico em piropo + olivina, a qual requer uma compressão antes da decomposição do garnet em FMA. Um grão de ortopiroxênio mostra leve, mas clara, zonagem química caracterizada pelo aumento de Al, Ca e Cr do centro do grão até a borda. Os padrões de zonagem de Al e Ca no grão de ortopiroxênio podem ser modelados por reações de estado sólido controladas por difusão induzidas por mudanças de pressão e temperatura, mantendo as concentrações de superfície em equilíbrio com as outras fases minerais coexistentes. Os resultados indicam que o manto, do qual o xenólito de lherzolita foi derivado, passou por descompressão isoterma seguida por um leve aquecimento em uma escala de tempo de algumas dezenas de milhões de anos antes da extração do xenólito. A partir das histórias de compressão e descompressão deduzidas, hipotetizamos que o manto sob a Ilha Aitutaki foi uma vez puxado para baixo até uma região do manto profundo estável em garnet e posteriormente trazido à superfície por convecção sublitosférica em pequena escala.