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Sci. Rep: 硅酸盐熔体中水对斜长石中过量铝视作潜在湿度计的影响
2018-12-04   科技处  责编:王晓佳  阅读6697次
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dnf私服发布网 www.phemphat.com 测量岩浆中水的含量是解决诸如硅质岩浆演化机制、火山喷发的诱因以及斑岩铜矿床的形成等地质问题的基础。要探究岩浆演化及其对岩浆热液矿床形成的后续影响,确定岩浆喷发前的含水量十分关键。喷发前熔体中的水含量和岩浆脱气过程会影响结晶矿物组合,从而控制地球化学趋势并影响喷发方式。喷发前的水含量可以通过相平衡来估算,或通过各种方法测量熔融包裹体或新鲜的未脱气玻璃,包括二次离子质谱(SIMS),傅里叶变换红外光谱(FTIR)或拉曼光谱。最近研究发现,氢化合物可直接在无水矿物(如斜长石)中测量,但是这些方法受实用性的限制,需要复杂的测量程序来进行实验研究。Williamson等人(2016)在Nature Geoscience发表的一文中提出斜长石中过量铝(Al*)与母岩浆熔体中水含量之间具有相关性,这种关系可视作潜在的地质湿度计。但是,来自苏黎世地球科学学院地球化学和岩石学研究所的Alina M. Fiedrich等人最近开展的研究发现无论硅酸盐熔体的水含量大小如何,在斜长石中均没有系统性的铝过量,说明斜长石中的过量铝无法作为地质湿度计。

Fiedrich等人通过对14个天然样品的斜长石晶体的299个数据点的分析(图1),得出结论:钙长石含量相近的条件下,无论岩浆中水含量多少,来自不同样品的斜长石组分的Al*均出现大量重叠且分布很窄,在化学计量线两侧均如此。冰岛(HEID)的玄武岩样品中的斜长石有所不同,其大部分低于化学计量线,这与Williamson等人(2016)的研究结果一致,可能与其相对高的Fe含量(>0.02Fe(apfu))有关。此外,来自Batu HijauBajo de la Alumbrera的含矿斑岩样本均无法观察到Al *的明显变化。

Fiedrich认为斜长石中的钠扩散是解释过量铝的主要机制,在富含钠长石或正长石的长石中,EPMA电子束下的碱金属元素迁移造成实际成分出现偏差。在EPMA的高束电流和小束直径的重复测量期间,诸如CaFe的元素保持相对不受影响(分别为8.8 ± 0.2wt%CaO0.2 ± 0.02wt%FeO),然而Na的累积计数和表观Na2O浓度显着降低(从6.1wt%降到0.9wt%),而表观SiO2Al2O3浓度增加(分别从56.5wt%62.5wt%,27.3wt%29.4wt%),而斜长石组合物即使在无照射后几分钟也没有恢复(图2)。这说明用小光束直径和高光束电流重复分析和过长时间的分析均可导致与化学计量线的微小偏差,可能被误解为Al*。Fiedrich怀疑在Williamson等人(2016)报道的明显高Al*的样品可能已经发生了元素扩散(图3)。

1. EPMA获得的天然斜长石的组成数据

2. EPMA-WDS对斜长石样品上的相同点重复分析(每次分析约3分钟),以观察20nA束电流下聚焦电子束引起的束损伤

3. 矿化斑岩体中斜长石数据分析实例

该项研究成果近期发表在地球科学领域顶级期刊《Scientific Reports》上: Fiedrich, A.M., Martin, L.H.J., Storck, J.C., Ulmer, P., Heinrich, C.A., and Bachmann, O., The influence of water in silicate melt on aluminium excess in plagioclase as a potential hygrometer. Scientific Reports, 2018, 8(1):1-8. (译文:孙祥/地球科学与资源学院)

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