THE SYSTEM DIOPSIDE – FORSTERITE – ENSTATITE AT 5.1 GPa: A TERNARY MODEL FOR MELTING OF THE MANTLE^¶

Data determined using a multianvil press are given for liquidus phase relations in the system diopside – forsterite – enstatite (CaMgSi₂O₆ – Mg₂SiO₄ – MgSiO₃) and extend for a limited distance into the larger ternary system diopside – forsterite – quartz at 5.1 GPa. In the system diopside–enstatite, which cuts across the system diopside – forsterite – quartz and divides it into two smaller ternary systems, the peritectic between clinopyroxene and orthopyroxene occurs at Di₄₃En₅₇ and is defined by the reaction 100 cpx = 64 opx + 36 liq. An azeotropic minimum occurs on the clinopyroxene liquidus at Di₆₇En₃₃. In the ternary system diopside – forsterite – enstatite, a peritectic occurs at Di₄₃Fo₄₆Qtz₁₁ and is defined by the reaction 69 opx + 31 liq = 95 cpx + 5 fo (wt.%). These ternary phase relations can be used to model three important aspects of the volatile-free phase relations and melting behavior of natural peridotite with a high degree of accuracy. (1) Olivine, orthopyroxene, and clinopyroxene occur at the solidus at 2 GPa, but orthopyroxene is absent at the solidus at 5.1 GPa. (2) During equilibrium melting at 5.l GPa, orthopyroxene appears just above the solidus and then disappears again at higher temperatures. At both 2 and 5.1 GPa, the proportions of phases in the ternary system at various degrees of melting are close to the proportions observed in the melting of natural peridotite by Walter (1998). (3) As pressure increases, MgO increases and SiO₂ decreases in initial melts.

Nous présentons des données sur les relations de phases sur le liquidus pour le système diopside – forstérite – enstatite (CaMgSi₂O₆ – Mg₂SiO₄ – MgSiO₃), avec extension limitée dans le système ternaire plus complet, diopside – forstérite – quartz; elles ont été déterminées à 5.1 GPa avec un appareil à enclumes multiples. Dans le système diopside–enstatite, qui recoupe le système diopside – forstérite – quartz et le subdivise en deux systèmes ternaires plus petits, la relation péritectique entre clinopyroxène et orthopyroxène se situe au point Di₄₃En₅₇; cette réaction serait 100 cpx = 64 opx + 36 liq. Un minimum azéotrope se trouve sur la partie du liquidus où le clinopyroxène est présent, à Di₆₇En₃₃. Dans le système ternaire diopside – forstérite –enstatite, une relation péritectique a lieu à Di₄₃Fo₄₆Qtz₁₁; cette réaction serait 69 opx + 31 liq = 95 cpx + 5 fo (proportions pondérales). Nous nous servons de ces relations de phases ternaires pour proposer un modèle de trois aspects importants des relations en l’absence d’une phase volatile et du mode de fusion de péridotites naturelles avec un degré élevé de justesse. (1) Olivine, orthopyroxène, et clinopyroxène se trouvent sur le solidus à 2 GPa, mais l’orthopyroxène est absent au solidus à 5.1 GPa. (2) Au cours d’une fusion à l’équilibre à 5.l GPa, l’orthopyroxène apparait à une température légèrement supérieure au solidus et disparait de nouveau à une température plus élevée. Aux deux pressions, 2 et 5.1 GPa, la proportion des phases dans le système ternaire à divers taux de fusion se rapproche des proportions observées au cours de la fusion de péridotite naturelle par Walter (1998). (3) A mesure qu’augmente la pression, la proportion de MgO augmente et celle de SiO₂ diminue dans le liquide initial.

(Traduit par la Rédaction)