Using the sulfide replacement petrology in lunar breccia 67915 to construct a thermodynamic model of S-bearing fluid in the lunar crust

Abstract

In this work, we investigate the compositions and origin of metasomatic fluids responsible for the formation of sulfide replacement textures in Mg-Suite lithologies of lunar samples 67915-149 and 67915-150. We have constructed a quantitative thermodynamic model of the composition of the metasomatic fluid using fO2, fS2, and temperature constraints derived from a thermodynamic analysis of the metasomatic fluid-mineral reactions and the measured compositions of the phases in the sulfide assemblages. Results from this modeling indicate that the metasomatic fluid responsible for the formation of the sulfide replacement textures was likely dominated by a combination of H2 and CH4, with minor abundances of H2O, CO, and H2S. The modeling indicates that H2S was, by orders of magnitude, the dominant S-species present in the metasomatic fluid and S isotopes in the replacement sulfides suggest that the fluid experienced significant removal of H2S by sulfide precipitation. The calculated H2 and H2O contents of the metasomatic fluid are consistent with those that might be expected for the late stage degassing of shallowly emplaced, intrusive magma bodies.

En este trabajo, investigamos las composiciones y el origen de los fluidos metasomáticos responsables de la formación de texturas de reemplazo de sulfuro en litologías de Mg-Suite de muestras lunares 67915-149 y 67915-150. Hemos construido un modelo termodinámico cuantitativo de la composición del fluido metasomático utilizando fO2, fS2 y restricciones de temperatura derivadas de un análisis termodinámico de las reacciones metasomáticas fluido-mineral y las composiciones medidas de las fases en los ensamblajes de sulfuro. Los resultados de este modelo indican que el fluido metasomático responsable de la formación de las texturas de reemplazo de sulfuro probablemente estuvo dominado por una combinación de H2 y CH4, con abundancias menores de H2O, CO y H2S. El modelo indica que el H2S era, por órdenes de magnitud, la especie S dominante presente en el fluido metasomático y los isótopos S en los sulfuros de reemplazo sugieren que el fluido experimentó una eliminación significativa de H2S por precipitación de sulfuro. Los contenidos calculados de H2 y H2O del fluido metasomático son consistentes con los que podrían esperarse para la última etapa de desgasificación de cuerpos de magma intrusivos poco emplazados.

Neste trabalho, investigamos a composição e origem dos fluidos metassomáticos responsáveis ​​pela formação de texturas de substituição de sulfeto em litologias Mg-Suite de amostras lunares 67915-149 e 67915-150. Construímos um modelo termodinâmico quantitativo da composição do fluido metassomático usando fO2, fS2 e restrições de temperatura derivadas de uma análise termodinâmica das reações metassomáticas fluido-mineral e as composições medidas das fases nos conjuntos de sulfeto. Os resultados desta modelagem indicam que o fluido metassomático responsável pela formação das texturas de substituição de sulfeto foi provavelmente dominado por uma combinação de H2 e CH4, com pequenas abundâncias de H2O, CO e H2S. A modelagem indica que H2S era, por ordens de magnitude, a espécie S dominante presente no fluido metassomático e os isótopos S nos sulfetos de substituição sugerem que o fluido sofreu remoção significativa de H2S por precipitação de sulfeto. Os conteúdos calculados de H2 e H2O do fluido metassomático são consistentes com aqueles que podem ser esperados para a desgaseificação de estágio final de corpos de magma intrusivos colocados superficialmente.