微量金属元素在地幔转换带矿物相中的赋存规律和地球动力学意义

发布时间：2024-03-31 00:00

　　Ni,Co,Zn,Ti,Cr和V是与Fe处于同一周期的过渡金属元素。它们是地幔矿物中的重要微量元素,对地幔的化学演化过程有重要的指示作用。前人研究表明,微量金属元素Ni,Cr和Ti在瓦兹利石和橄榄石之间更倾向于赋存于瓦兹利石中。对于共生的瓦兹利石和林伍德石,Ni则在林伍德石中显示出更高的赋存能力。尽管前人已经实验确定了微量金属元素在地幔特定矿物相间的分配系数,但控制微量金属元素,特别是过渡族金属元素在地幔矿物相中赋存及矿物相间分配的影响因素并没有得到清晰的认识和实验约束。为了更全面的认知微量金属元素在瓦兹利石,及其它地幔转换带矿物相中赋存的规律和地球动力学意义,我们进行了如下研究:(1)通过多面砧压机在约1300°C和15 GPa的温压条件下合成了与单斜顽火辉石共生,且分别含有2-3 wt%TiO2,Cr2O3,V2O3,CoO,NiO和Zn O的含水瓦兹利石。通过X射线单晶衍射,解析了这些样品中瓦兹利石的晶体结构,利用电子探针分析了瓦兹利石的化学成分,并通过晶胞参数比b/a估算了M3位置的金属离子空位体积分数。晶体结构解析结果表明,Cr和V在瓦兹利石中显示出较强的排布规律,其在M3位...

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【部分图文】：

图1.1地幔转换带示意图

1.1地幔转换带示意图。蓝色箭头代表的冷俯冲板块进入下地幔同时驱动周围的地幔上升。红色部分代表的地幔柱温度较高，富含挥发份（BercoviciandKarato2003）。l.1996）。如图1.1所示，当上升地幔通过410km相边界进入上地幔时，由于上幔中的....

图1.2瓦兹利石结构中以二价金属离子为中心的八面体位置和以硅为中心的四面体位置示意图

兹利石结构中以二价金属离子为中心的八面体位置和以硅为中心的四面体位置示意图。体的桥接氧原子位置，它同时与M2位置金属离子相连。O1与五个M位置金属离子相连接硅（Zhangetal.2016）。利石和林伍德石类似，该矿物的热弹性性质受氢含量变化的影响也矿物的存在可能....

图1.3六种微量元素氧化物在共生橄榄石和瓦兹利石中的最大溶解度

中国地质大学博士学位论文5（Zn）这几种金属元素（d轨道满电子的金属元素Zn在本研究中视为过渡金属素）。从矿物的结晶角度看，Ni，Co，V，Cr属于相容元素（Compatibleelement）。们经常在岩浆和热液中以微量元素形式存在，在矿物结晶过程中趋向于在早期相中....

图1.4原子5条d轨道示意图

中国地质大学博士学位论文同的静电场作用下，原本相同的轨道能量会发生不同程度的变道的能级分裂。由于d轨道的分裂，d轨道上的电子将重新排布低的轨道。重新排布的结果将使得体系的总能量降低（VanVle矿物的结构中常见的硅氧四面体和以金属离子为中心连接外围体结构正是典型的八面体和....

本文编号：3943142