Highly refractory harzburgites from the Moa-Baracoa Ophiolitic Massif, Eastern Cuba: Insights into forearc mantle melt-rock interactions

Abstract

Las interacciones entre las rocas derretidas son importantes para comprender la evolución a largo plazo de la Tierra y para abordar diversas composiciones del manto. Sin embargo, los detalles de los mecanismos y la evolución de las interacciones en las zonas de suprasubducción siguen sin comprenderse bien. Este estudio presenta análisis petrográficos y geoquímicos de las harzburgitas del Macizo Ofiolítico Moa-Baracoa, en el este de Cuba, para restringir la interacción roca derretida dentro del manto litosférico. Las harzburgitas conservan microestructuras prístinas al registrar procesos petrogenéticos de tres etapas: fusión incongruente de ortopiroxeno (Opx) en la etapa I; cristalización de clinopiroxeno intersticial (Cpx), espinela (Sp) y sulfuros de metales base (BMS) a expensas de Opx en la etapa II; y reequilibrio caracterizado por simplectita Sp-Cpx en estadio III. Las composiciones de harzburgita son altamente refractarias con Al2O3 (0.21–0.81% en peso) y TiO2 (~0.04% en peso) y muestran patrones de elementos de tierras raras (REE) en forma de "U" y enriquecimientos significativos de LREE y elementos litófilos de iones grandes (LILE). Los olivinos tienen un tejido tipo E y una gama estrecha de composiciones (Fo = 90,6–91,6). El Cpx intersticial tiene un contenido moderado de Mg# (92,1–94,9) y Al2O3 (1,06–2,88 % en peso) y contenido extremadamente bajo de TiO2 (<0,03 % en peso). Opx y Cpx intersticial tienen un bajo contenido de ΣREE (0.09–0.14 ppm y 0.24–0.49 ppm, respectivamente) y están empobrecidos en LREE y variablemente enriquecidos en LILE. Las espinelas poseen valores de Cr# similares (56,7–64,8) pero valores de Mg# variables (37,2–58,4). BMS está dominado principalmente por pentlandita, que es parcial o totalmente reemplazada por magnetita y/o heazlewoodita. El modelado de las variaciones de HREE de toda la roca sugiere que las harzburgitas experimentaron un derretimiento parcial de >25 %. Cpx y BMS intersticiales generalizados, Cu y Pt de roca entera elevados, y enriquecimiento LILE variable en Opx y Cpx indican la interacción de las harzburgitas refractarias con fundidos migratorios saturados de azufre y bajos en sílice. Los fundidos equilibrados con Cpx intersticial parecen tener afinidad por FAB. La evidencia mineralógica, química y de tejido olivino sugiere que las harzburgitas de Moa-Baracoa se originaron en un manto de antearco naciente. Las harzburgitas experimentaron un derretimiento parcial facilitado por la migración de fundidos con bajo contenido de sílice en la etapa I. Las interacciones posteriores con los fundidos FAB a temperaturas relativamente altas precipitaron Sp, Cpx y BMS en la etapa II. Finalmente, el reequilibrio de los piroxenos de alta temperatura/presión produjo simplectita Sp-Cpx a medida que las harzburgitas se emplazaban rápidamente en el manto litosférico durante el inicio de la subducción.