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地幔氧逸度是反映地幔氧化还原程度的参量,由温度、压力、岩石化学成分、矿物结构等共同作用控制。目前对上地幔氧逸度的研究主要针对镁橄榄石-磁铁矿-石英体系、含角闪石的橄榄岩体系和玄武岩(熔体)体系,通过实验岩石学方法进行。地幔氧逸度在垂直深度上随深度增加而减小受到普遍认可。天然样品和理论研究认为,岩石圈地幔底部的软流圈氧逸度高于上部岩石圈地幔,垂直方向上地幔氧逸度存在逆梯度,地幔过渡带相对上地幔可能也存在类似情况;水平方向上,不同构造环境、相似构造环境的不同地区氧逸度之间的差异都指示地幔氧逸度存在水平不均一性。不同圈层之间物质交换和氧逸度变化的关系是氧逸度未来研究的重点之一。俯冲带是研究圈层之间物质交换和氧逸度变化关系的天然实验室,同时氧逸度反过来也影响着各种挥发性元素(如C、S等)在不同圈层之间的赋存形式和循环通量。 相似文献
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地幔氧逸度与俯冲带深部碳循环 总被引：2，自引：2，他引：0
地幔氧逸度通过改变含碳相的存在形式和迁移方式来影响深部碳循环。本文结合最新的地幔氧逸度实验模拟和岩石学研究成果,探讨了地幔氧逸度时空分布对深部碳循环的影响。文章重点结合地幔减压熔融形成洋壳、新生洋壳蚀变、洋壳俯冲变质、深俯冲洋壳熔融以及俯冲洋壳物质(流体和固体)通过岩浆(岛弧和地幔柱)作用循环出地表等重要地质过程,探讨了伴随洋壳俯冲作用的深部碳循环过程。由于地幔氧逸度的时空变化,俯冲带含碳相表现出不同的存在形式和迁移能力。通过对西南天山俯冲带碳循环的岩石学和实验研究,我们认为应当进一步深入研究俯冲带氧化还原状态及其对俯冲带深部碳循环的影响。 相似文献
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使用幔源岩浆的铁氧化状态估算岩浆fO2是获得地幔氧逸度及岩浆过程对氧逸度影响的有效途径.使用湿化学法对雷琼地区晚新生代玄武岩的主量元素成分进行了分析,并结合一些前人的工作,发现雷琼地区玄武岩的Fe3+/∑Fe比值可分为两组: 一组比值为0.20~0.35,称之正常样品; 另一组比值为0.45~0.66,称之异常样品.采用氧逸度与Fe2O3/FeO之间关系的经验公式对这些玄武岩岩浆的氧逸度进行了估算,正常样品的氧逸度为FMQ+1.1~FMQ+2.4,略高于前人由地幔捕虏体获得的本区地幔氧逸度(FMQ-0.943~FMQ+1.235),这种差异可能是由于计算方法引起的; 而异常样品形成时的氧逸度范围为FMQ+3.3~FMQ+4.8,比地幔源区氧逸度高出2.0log单位以上,不能用计算方法的差异来解释.通过岩浆过程对fO2影响的讨论,认为分离结晶、岩浆脱气以及熔体上升过程中与岩浆通道物质之间的氧交换都不能解释异常样品的高Fe3+/∑Fe比值和氧逸度.许多异常样品采自近火山口,岩浆冷却速度可以引起fO2的重要变化,因为缓慢淬火过程中离子的局部结构调整可以使Fe2+氧化为更小的Fe3+.由此可知,缓慢冷却会使喷出地表的岩浆铁的氧化状态明显提高,所以使用玄武质熔岩估计其源区氧化状态时,应选择远离火山口的熔岩. 相似文献
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幔源岩浆氧化还原状态及对岩浆矿床成矿的制约 总被引：7，自引：5，他引：2
岩浆的氧化还原状态是控制许多基本地质过程的关键热动力学参数之一。估算玄武质岩浆和源区岩石氧化还原状态的常用方法主要包括多价元素的价态、多价元素的分配系数、共存矿物对的化学平衡和全岩化学比值。岩石学实验的深入和分析技术手段的快速发展使精确估算岩浆氧逸度成为可能。这有力地促进了对地幔源区成分、岩浆的部分熔融程度和熔融方式与分异演化历史,以及岩浆矿床的成因机制及成矿过程的研究。幔源岩浆的氧化还原状态复杂多变,不仅与构造背景有关,还与地幔深度(压力)、交代作用和部分熔融有着密切联系。而在岩浆到达浅部地壳后,结晶分异、岩浆去气和同化混染等过程也能不同程度地改变岩浆的氧逸度。因此,即使来自同一构造背景的幔源岩浆也呈现出明显的氧逸度不均一性。氧逸度的高低对源区部分熔融过程中金属元素的地球化学行为、岩浆的分异演化趋势、Fe-Ti-V氧化物饱和时间的早晚和S在岩浆中的溶解度具有明显的控制作用。因此,岩浆的氧逸度对钒钛磁铁矿矿床和汇聚板块边缘的岩浆硫化物矿床的成矿过程具有显著的影响。 相似文献
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在地球科学实验中,氧逸度、氢逸度是反映待测体系的氧化还原状态和制约体系发展过程的重要参数。本文阐述了钇稳定氧化锆（YSZ）的导电机理和不同稳定剂（Y2O3）掺杂量对性质的影响,并列举了实验地球化学中利用YSZ传感器测定体系氧逸度、氢逸度及pH值的方法。与已有的其他氧/氢逸度测量方法相比较,YSZ传感器在实验中有耐高温、高压、抗腐蚀性强、响应快、原位测定特性好等诸多优点。最后指出了YSZ在应用于实验过程中的存在问题。随着陶瓷制作技术、微机械加工技术和微电子技术的发展,YSZ在地学实验中的应用将更加多样化和具有针对性。 相似文献
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氧逸度是定量表示一个体系氧化还原能力的指标，反映了体系中氧气的分压或者逃逸能力。在地球科学中，它反映了岩石和矿物中变价元素的氧化还原状态，指示了不同岩石矿物氧化性/还原性的相对强弱。相同岩石矿物不同氧逸度可以导致其物理化学性质发生大的改变，因此在实验地球科学中准确控制并监测高温高压实验条件下的氧逸度具有非常重要的意义。本文从实验技术角度出发，首先介绍了活塞圆筒和多面砧高压装置中利用双胶囊技术在不含水和含水体系中控制氧逸度的方法、原理、装置和注意事项；接着描述了用过渡金属合金固溶体和惰性金属合金作为氧传感器原位测量氧逸度的原理、注意事项和地质应用，然后展示了氧离子固体电解质法控制和监测氧逸度的原理、装置和局限，提出了可能的改进方法。目前由于技术限制，氧逸度在高压实验中的控制和监测方法还不成熟，导致其对矿物和岩石物理化学性质的影响极可能被低估甚至错估。因此积极研究发展并推动高压下氧逸度的控制和监测技术非常重要且必要。 相似文献
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地幔氧化状态和氧逸度简介 总被引：1，自引：0，他引：1
本文介绍了80年代有关地幔氧化状态和氧逸度的确定方法、基本原理和氧逸度的测定结果,并对各种方法存在的问题、影响fo_2测定值的主要因素等作了简要介绍. 相似文献
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氧逸度可以用于定量描述一个体系的氧化还原状态,是地球科学非常重要的一个热力学指标。早期地球的氧逸度及其变化趋势的重建,对大气圈、水圈、生物圈乃至整个地球的起源和演化具有重要的科学意义,也是地球科学长期探索的重要目标。锆石提供了地球上已发现的最古老天然样品,几乎是目前研究早期(冥古宙)地球的唯一可靠对象。近年来的研究发现,锆石中Ce的含量对其母岩浆体系的氧逸度很敏感,并由此发展出了锆石的Ce氧逸度计。这一技术对认识早期地球的氧化还原状态十分关键。文章对锆石Ce氧逸度计进行了简单介绍,进而对早期地壳和地幔的氧化还原状态进行了综合评述。在此基础上,对早期地球几个重要圈层(大气圈、大陆地壳和上地幔)氧逸度的演化及相互间的耦合关系进行了讨论。 相似文献
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地球深部碳循环是指地球表层的碳在俯冲带进入地幔深部,然后通过岩浆或者脱气作用再把地幔中的碳释放到地球表层系统中的过程。人类对地球深部碳赋存形式和储量、不同储库的交换方式和交换量尚缺乏清晰认识,近年来随着分析技术的发展和研究的深入,深部碳循环的研究日益丰富。本文总结了地幔中碳赋存状态、地球深部碳储量、碳进出地幔方式及通量、俯冲带碳的行为和碳酸岩成因及成矿方面的研究。地幔中碳赋存形式多样且主要受地球深部压力及氧逸度控制。相平衡实验和热动力学计算发现碳酸盐化榴辉岩在300～600 km发生部分熔融,交代地幔橄榄岩形成碳酸盐化地幔橄榄岩。碳酸盐化地幔橄榄岩的熔融又会形成碳酸岩熔体,这说明俯冲再循环物质可能对碳酸岩的成因起重要作用。碳酸岩是研究深部碳循环的良好载体,其源区特征、岩浆演化过程对示踪碳在地幔和地壳过程中的迁移至关重要。虽然深部碳循环在碳赋存形式、碳储量及通量、俯冲带碳的流变行为和碳酸岩成因对深部碳循环的启示方面已经取得了较大的研究进展,但仍有大量的科学问题亟待解决,如:沉积碳酸盐岩再循环进入地球深部后的行为、俯冲带板片流体地球化学行为、俯冲带流体氧逸度特征等,将来有必要重点开展深入研... 相似文献
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微量元素在幔源矿物与热液之间分配系数的差异是造成地幔不均一的一个重要因素，对于认识地球演化、元素的分异和板块构造具有重要的意义。热液的组成、矿物的结构、温度、压力以及氧逸度都与分配系数密切相关。不同微量元素在相同矿物或热液中的分配系数存在差别，而相同的元素在不同矿物中的分配系数也可能出现很大的变化，这是研究微量元素分异和不同地幔端员形成的理论基础。在较低的温度和压力下，热液的组成对分配系数的影响很大，随着温度和压力的升高，热液组成的影响逐渐减弱，而矿物的组成与结构的影响逐渐增大。由于分配系数影响因素的复杂性，因此在考虑地球深部微量元素的迁移和分异时需慎重对待。 相似文献
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Nancy L. Chabot 《Geochimica et cosmochimica acta》2005,69(8):2141-2151
The abundances of Ni and Co in the Earth’s mantle are depleted relative to chondrites due to terrestrial core formation. Recently, the observed mantle depletions of these elements have been explained by liquid metal-liquid silicate equilibrium during core formation in a high pressure, high temperature magma ocean on the early Earth. However, different magma ocean models, which would be expected to give consistent results, have proposed vastly different pressures (24 to 59 GPa), temperatures (2200 to >4000 K) and oxygen fugacities (−0.15 to −2.4 ΔIW) for the Earth’s magma ocean. In an attempt to resolve the contradictory results from different magma ocean models and determine the thermodynamic conditions appropriate for core formation in the Earth, experiments were conducted to better constrain the influences of temperature and C on the partitioning behaviors of Ni and Co. Results of experiments at 7 GPa with temperatures of 1923-2673 K show that the metal-silicate partition coefficients for both Ni and Co decrease with increasing temperature, with the effect being more significant for Ni. Little change in the partitioning behaviors of either Ni or Co with varying C-content of the metallic liquid was found. By combining the new temperature data with previous results from pressure and oxygen fugacity studies, we parameterized the partitioning behavior of Ni and Co and applied the parameterizations to core formation in a terrestrial magma ocean. Multiple combinations of pressure, temperature, and oxygen fugacity can explain the observed mantle depletions of Ni and Co, and all of the very different previously proposed magma ocean conditions are generally consistent with valid solutions. By using the FeO content of the Earth’s mantle as an additional constraint on the oxygen fugacity, magma ocean conditions of 30-60 GPa, > 2000 K, and −2.2 ΔIW are suggested. Similar systematic approaches and studies of other moderately siderophile elements could further constrain the magma ocean conditions on the early Earth. 相似文献
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中国东部新生代玄武岩及其地幔包体的氧逸度 总被引：1，自引：1，他引：1
地幔环境的氧逸度与温度和压力一样，是控制许多地幔过程的一个重要参数。本文计算了中国东部几个具有代表性地区的玄武岩和尖晶石二辉橄榄岩的氧逸度，尖晶石二辉橄榄岩的氧逸度变化不大，均位于１ｏｇ（ｆｏ２）＝ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ）＋０．０左右，而各地区玄武岩的氧逸度却变化很大，其平均值从尚志地区的ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ＋０．６到长白山地区的ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ）＋３．３左右（其中东北地区钾质玄武岩的氧逸度比除尚志以外其它地区的低），并且总体具有比地幔橄榄岩高得多的氧逸度。推测钾质玄武岩和尚志地区破性玄武岩的氧逸度比中国东部其它地区玄武岩的氧逸度低的可能原因是，前二个地区的玄武岩来源于更深部的（金云母）石榴石二辉橄榄岩，而其它地区的玄武岩来源于略浅部的尖晶石二辉橄榄岩。 相似文献
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中国东部新生代玄武岩及其他幔包体的氧逸度 总被引：1，自引：0，他引：1
地幔环境的氧逸度与温度和压力一样，是控制许多地幔过程的一个重要参数。本文计算了中国东部几个具有代表性地区的玄武岩和尖晶石二辉橄榄岩的氧逸度，尖晶石二辉橄榄岩的氧逸度变化不大，均位于１ｏｇ（ｆｏ２）＝ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ）＋０．０左右，而各地区玄武岩的氧逸度却变化很大，其平均值从尚志地区的ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ＋０．６到长白山地区的ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ）＋３．３左右（其中东北地区钾质玄武岩的氧逸度比除尚志以外其它地区的低），并且总体具有比地幔橄榄岩高得多的氧逸度。推测钾质玄武岩和尚志地区破性玄武岩的氧逸度比中国东部其它地区玄武岩的氧逸度低的可能原因是，前二个地区的玄武岩来源于更深部的（金云母）石榴石二辉橄榄岩，而其它地区的玄武岩来源于略浅部的尖晶石二辉橄榄岩。 相似文献
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本文报道了攀枝花钒钛磁铁矿含矿岩体边缘岩相带中的苦橄玢岩和岩体中淡色辉长岩的锆石微量元素特征。结果表明二者所含锆石都具有明显的Ce正异常和Eu负异常,以及轻稀土元素亏损和重稀土元素富集的特征,其Th/U比值为0.35～3.23,都属于典型的岩浆锆石。本次研究利用最新实验标定的锆石氧逸度计对苦橄玢岩和淡色辉长岩的氧逸度进行了估算。估算结果表明苦橄玢岩和淡色辉长岩均具较高的氧逸度,分别为QFM+0.3～QFM+2.5和QFM+0.7～QFM+3(QFM为石英-铁橄榄石-磁铁矿缓冲剂)。苦橄玢岩作为来自深部岩浆房侵入到攀枝花主岩体的富橄榄石"晶粥体",其高氧逸度的特征反映出攀枝花岩体的原生岩浆以及地幔源区是相对氧化的,而导致这一结果的原因很可能与古老俯冲事件导致的地幔交代作用有关。通过地幔柱-岩石圈相互作用,在较高氧逸度下发生部分熔融形成了铁质苦橄岩及其堆晶作用产物苦橄玢岩。此外,淡色辉长岩的氧逸度也显示出较高的特征,这说明这种氧化的特征很可能是贯穿了整个成岩过程的,对钒钛磁铁矿成矿,特别是导致铁钛氧化物早期结晶起到了不可忽视的作用。 相似文献
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Christopher D.K Herd Lars E BorgJohn H Jones James J Papike 《Geochimica et cosmochimica acta》2002,66(11):2025-2036
The oxygen fugacity of the Dar al Gani 476 martian basalt is determined to be quartz-fayalite-magnetite (QFM) −2.3 ± 0.4 through analysis of olivine, low-Ca pyroxene, and Cr-spinel and is in good agreement with revised results from Fe-Ti oxides that yield QFM −2.5 ± 0.7. This estimate falls within the range of oxygen fugacity for the other martian basalts, QFM −3 to QFM −1. Oxygen fugacity in martian basalts correlates with 87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, and La/Yb ratios, indicating that the mantle source of the basalts is reduced and that assimilation of crust-like material controls the oxygen fugacity. This allows constraints to be placed on the oxidation state of the martian mantle and on the nature of assimilated crustal material. The assimilated material may be the product of early and extensive hydrothermal alteration of the martian crust, or it may be amphibole- or phlogopite-bearing basaltic rock within the crust. In either case, water may play a significant role in the oxidation of basaltic magmas on Mars, although it may be secondary to assimilation of ferric iron-rich material. 相似文献