MafiCH: a general model for H2O–CO2 solubility in mafic magmas
MafiCH: a general model for H2O–CO2 solubility in mafic magmas
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MafiCH：镁铁质岩浆中 H2O−CO2 溶解度的通用模型
DOI：
10.1007/s00410-022-01903-y
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发表时间：
2022
影响因子：
3.5
通讯作者：
Clarke, Amanda B.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Allison, Chelsea M.;Roggensack, Kurt;Clarke, Amanda B.
CO2在基性岩浆中的溶解度强烈依赖于岩浆成分，并最终影响岩浆的储存条件和喷发行为。最近的实验工作表明，以前发表的镁铁质岩浆的挥发性溶解度模型没有很好地校准中地壳压力（400-600兆帕）。利用一个简单的热力学模型，在这里，我们构建了一个通用的CO2溶解度模型，通过建立两个关键的热力学参数的组成依赖性的镁铁质岩浆。该模型使用来自10种岩浆成分的实验数据进行校准，这些岩浆成分跨越了压力范围以及二氧化硅（44-53重量%）和总碱（2-9 wt.%）内容.我们还调查了相关的H2O溶解度数据的实验文献，以确定如何模拟这些岩浆的H2O溶解度。我们结合联合收割机这些单独的CO2和H2O的溶解度模型到一个单一的一般模型混合流体（H2O-CO2）在镁铁质岩浆中的溶解度称为MafiCH。我们测试的MafiCH模型使用实验从三个组合物的范围内和超出校准范围，并发现该模型准确地约束CO2溶解度的解聚岩浆。敏感性试验表明，Na，Ca和Al对CO2溶解度的影响最大，而Si和Mg在镁铁质解聚熔体中对CO2溶解度的影响不明显。总体而言，饱和压力计算使用这里提出的新模型通常低于以前的模型预测。该模型提供了一个新的框架，可以解释没有实验数据的镁铁质岩浆成分的火山数据。
The solubility of CO2in mafic magmas is strongly dependent on magma composition, which ultimately affects magma storage conditions and eruptive behavior. Recent experimental work showed that previously published volatile solubility models for mafic magmas are not well calibrated at mid-crustal pressures (400–600 MPa). Using a simple thermodynamic model, here we construct a general CO2solubility model for mafic magmas by establishing the compositional dependence of two key thermodynamic parameters. The model is calibrated using experimental data from 10 magma compositions that span a range of pressures as well as silica (44–53 wt.%) and total alkali (2–9 wt.%) contents. We also survey the experimental literature for relevant H2O solubility data to determine how to model H2O solubility for these magmas. We combine these separate CO2and H2O solubility models into a single general model for mixed-fluid (H2O–CO2) solubility in mafic magmas called MafiCH. We test the MafiCH model using experiments from three compositions that fall both within and beyond the calibrated range, and find that the model accurately constrains the CO2solubility of depolymerized magmas. Sensitivity tests identify that Na, Ca, and Al have the largest effect on CO2solubility while Si and Mg do not play a strong role in CO2solubility in mafic, depolymerized melts. Overall, saturation pressures calculated using the new model presented here are typically lower than those predicted by previous models. The model provides a new framework to interpret volcanic data from mafic magma compositions for which no experimental data is available.
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