An experimentally calibrated thermobarometric solubility model for titanium in coesite (TitaniC)
An experimentally calibrated thermobarometric solubility model for titanium in coesite (TitaniC)
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实验校准的钛在柯石英 (TitaniC) 中的热压溶解度模型
DOI：
10.1007/s00410-019-1575-5
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发表时间：
2019
影响因子：
3.5
通讯作者：
Watson, E. Bruce
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Osborne, Zach R.;Thomas, Jay B.;Nachlas, William O.;Baldwin, Suzanne L.;Holycross, Megan E.;Spear, Frank S.;Watson, E. Bruce
进行实验以量化温度和压力对钛在柯石英中的溶解度的影响。将粉末状无定形二氧化硅、二氧化钛（TiO 2）、氧化锆和水加入到银胶囊中，并使用活塞-圆筒装置在柯石英稳定性场（在32、35和40千巴下）从700 ℃至1050 ℃下运行。柯石英，金红石和锆石从二氧化硅，二氧化钛，和锆饱和的水溶液中的结晶，证实了拉曼光谱。阴极射线发光图像和电子探针测量表明柯石英晶体是相对均匀的。柯石英晶体的Ti浓度显著高于使用石英中的Ti校准预测的浓度（Wark和沃森，Contrib Mineral Petrol 152：743-754，2006）。 https://doi.org/10.1007/s00410-006-0132-1 ;托马斯（Thomas）等人，Contrib Mineral Petrol 160：743-759，2010。 https://doi.org/10.1007/s00410-010-0505-3 ).钛的K边X射线吸收近边结构（XANES）测量表明，在所有研究条件下，Ti 4+取代Si 4+的四重四面体网站柯石英。校准模型以描述压力和温度对柯石英中钛溶解度的影响，通过使用最小二乘法将柯石英中的Ti浓度拟合为简单表达式： R 不 ln X TiO 2 柯石英 = - 55.068 + 0.00195 × 不 ( K ) - 1.234 × P ( kbar ) + R 不 ln 一 TiO 2 金红石 , 其中R是气体常数8.3145 × 10− 3 kJ/K，P是压力，单位为kbar，T是温度，单位为开尔文，是柯石英中TiO 2的摩尔分数，和是以金红石为基准的系统中TiO 2的活性。当与另一种温度或压力指示器（例如，同成因矿物（例如金红石）或其他相平衡（例如石墨）中的另一种温度压力计）结合使用时，柯石英中的钛溶解度可用作天然样品的温度压力计=钻石）。本文介绍了柯石英中钛温压计在阿尔卑斯山西部和巴布亚新几内亚样品中的应用。
Experiments were conducted to quantify the temperature and pressure effects on the solubility of titanium in coesite. Powdered amorphous silica, titania (anatase), zirconia, and water were added to silver capsules and run in the coesite stability field (at 32, 35, and 40 kbar) from 700 to 1050 °C using a piston–cylinder apparatus. Crystallization of coesite, rutile, and zircon from silica-, titania-, and zircon-saturated aqueous fluids was confirmed by Raman spectroscopy. Cathodoluminescence images and electron microprobe measurements showed that coesite crystals are relatively homogenous. The Ti concentrations of coesite crystals are significantly higher than concentrations predicted using the Ti-in-quartz calibration (Wark and Watson in Contrib Mineral Petrol 152:743–754, 2006. https://doi.org/10.1007/s00410-006-0132-1 ; Thomas et al. in Contrib Mineral Petrol 160:743–759, 2010. https://doi.org/10.1007/s00410-010-0505-3 ). Titanium K-edge X-ray absorption near edge structure (XANES) measurements demonstrate that Ti4+substitutes for Si4+on fourfold tetrahedral sites in coesite at all conditions studied. A model was calibrated to describe the effects of pressure and temperature on the solubility of titanium in coesite by using a least-squares method to fit Ti concentrations in coesite to the simple expression: R T ln X TiO 2 coesite = - 55.068 + 0.00195 × T ( K ) - 1.234 × P ( kbar ) + R T ln a TiO 2 rutile , whereRis the gas constant 8.3145 × 10−3kJ/K,Pis pressure in kbar,Tis temperature in kelvin,is the mole fraction of TiO2in coesite, andis the activity of TiO2in the system referenced to rutile. Ti-in-coesite solubility can be used as a thermobarometer for natural samples when used in combination with another indicator of temperature or pressure, such as another thermobarometer in a cogenetic mineral (e.g. rutile) or other phase equilibria (e.g. graphite = diamond). Applications of the Ti-in-coesite thermobarometer to samples from the western Alps and Papua New Guinea are presented.
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