常压下硫酸盐与基性硅酸盐熔体不混溶的实验研究

摘要：

自然界中广泛存在硅酸盐与硫酸盐之间的熔体不混溶现象,这种不混溶过程控制了岩浆演化过程的氧逸度变化和岩浆中S的含量,同时也对金属元素的富集具有重要意义.前人对硫酸盐与硅酸盐的熔体不混溶过程及稀土元素在不混溶相分配行为的研究主要集中在碱性硅酸盐与硫酸盐体系,但对基性硅酸盐与硫酸盐的熔体不混溶行为及稀土元素在此过程中的分配规律研究仍相对薄弱.本文选择基性硅酸盐样品与实验用Na2SO4按质量比1∶1制成混合实验样品粉末,并添加少量H3BO3作为助熔剂,通过马弗炉加热至1 200℃,使粉末完全熔融,并在1 200℃恒温12 h后在马弗炉中快速冷却至常温.对加温-冷却后的样品进行详细的岩矿相、SEM/EDS和不同相态的原位LA-ICP-MS分析.研究结果表明,在1 200℃的条件下,硫酸盐与基性硅酸盐熔体可以大比例混溶,且降温会造成两者的不混溶,在不混溶过程中Na、Ca、K、REEs等趋向于进入硫酸盐熔体.不混溶形成的硫酸盐熔体中,稀土元素含量明显高于残余硅酸盐熔体,但轻重稀土元素没有明显的分异.不混溶硅酸盐熔体冷凝形成的玻璃相中除硫酸盐球粒外,还可见镁铁矿、蓝方石、赤铁矿等矿物斑晶,表明富硫酸盐的基性硅酸盐熔体在降温过程中可以造成蓝方石、镁铁矿和赤铁矿的结晶分离,使残余硅酸盐熔体中S、Fe、Mg含量和岩浆氧逸度降低,这可能是地壳浅部出露的幔源基性脉岩中通常S含量不高和相对还原的原因.

关键词：基性硅酸盐、硫酸盐、熔体不混溶、蓝方石、稀土元素富集

所属期刊栏目：42

分类号：P589.1(岩石学)

资助基金：国家自然科学基金41930427

在线出版日期：2023-02-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：71-82