岩浆洋水含量对类地行星核幔分异的影响:实验约束
文献类型:学位论文
| 作者 | 杨凯旋 |
| 答辩日期 | 2024 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地球化学研究所 |
| 导师 | 唐红峰、王明梁 |
| 关键词 | 核幔分异,类地行星,高温高压实验,水含量,eh4型球粒陨石 |
| 其他题名 | Experimental constraints on the effects of magma ocean water contents on core–mantle differentiation in terrestrial planets |
| 英文摘要 | 研究显示类地行星的早期存在着岩浆洋阶段,岩浆洋的出现有利于类地行星快速完成核幔分异。核幔分异是类地行星演化过程中的关键环节,该过程受到金属核分异及元素分配的制约。高温高压模拟实验是揭示核幔分异过程中元素行为的有效手段,前人开展了较多无水体系的相关实验研究。然而,已有研究表明,水存在于类地行星早期演化的岩浆洋内部,具体证据包括:(1)球粒陨石是类地行星重要的初始组成物质,其基质中包含很大比例的水冰粒,至少约10-15 wt% H2O。(2)对月球样品的研究显示月球岩浆洋初始水含量为320 ppm,且月球样品的H同位素组成与地球相似,地月系统中的水具有共同的起源。(3)地球和火星的D/H比值相似表明太阳系类地行星的水来自太阳系的初生水。前人不多含水体系下的实验结果表明,水的存在可以控制元素在金属-硅酸盐相间的分配行为,因此水很可能对类地行星的核幔分异过程产生重要影响。为此,本文使用合成的主要化学组成与EH4型球粒陨石相当的初始物,在压力0.5-1.0 GPa和温度1220-1550℃条件下,研究了Fe、Ni、Mg、K、Na、Si、S等元素在0 wt%、2 wt%、5 wt%三个不同水含量体系中的分配,并探讨了水含量在核幔分异过程中对物相分异的影响。研究结果表明,水含量的存在对类地行星核幔分异的各物相的分异及核幔间的元素分配有显著的影响。主要的实验结果如下:(1)根据本文实验水含量对元素在金属相-硅酸盐相间分配的影响可知,随着水含量的增加,Fe和Mg在金属相与硅酸盐相之间的分配系数减小,而Ni在金属相与硅酸盐相之间的分配系数总体增加,水含量对Na在金属相-硅酸盐相间的分配系数并无明显影响;在0.5 GPa下,当体系水含量为2 wt%时,K、S、Si在金属相-硅酸盐相间的分配系数最大。(2)适当的水含量有利于类地行星核心的分异,与其他水含量相比,2 wt%水含量下分异的核心比例最高。随着水含量的增加,类地行星分异的金属核心中富S金属相比例增加。依据实验结果推测类地行星金属核心的Fe-Ni金属相与富S金属相比值大致如下:水星约为0.48,金星和地球约为0.21-0.71,火星约为0.06。与其他类地行星相比,火星中的富S金属相比例最高。(3)利用实验结果结合前人对类地行星核心的地球物理观测数据对类地行星的核心成分进行了约束。在类地行星中,水星的核心中Fe的含量最高,Si含量最低。金星和地球的核心中K的含量相对较高,火星的核心中Ni和S的含量最高。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 85 |
| 源URL | ![]() |
| 专题 | 地球化学研究所_研究生 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨凯旋. 岩浆洋水含量对类地行星核幔分异的影响:实验约束[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式: OAI收割
来源:地球化学研究所
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