Experimental determination of the viscosity of Na2CO3 melt between 1.7 and 4.6 GPa at 1200–1700 °C: Implications for the rheology of carbonatite magmas in the Earth's upper mantle
Experimental determination of the viscosity of Na2CO3 melt between 1.7 and 4.6 GPa at 1200–1700 °C: Implications for the rheology of carbonatite magmas in the Earth's upper mantle
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1200-1700°C 温度下 1.7 至 4.6 GPa 的 Na2CO3 熔体粘度的实验测定：对地球上地幔碳酸岩岩浆流变学的影响
DOI：
10.1016/j.chemgeo.2018.09.036
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Irifune, Tetsuo
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stagno, Vincenzo;Stopponi, Veronica;Kono, Yoshio;Manning, Craig E.;Irifune, Tetsuo
要了解地球内部条件下的岩浆流动性和上升速率，就需要了解高温高压下熔融物质的流变学知识。我们使用Paris-Edinburgh压力机，在1.7、2.4和4.6 GPa、1200至1700 °C下，通过原位“落球”技术测定了名义上无水碳酸钠（Na 2CO 3）的粘度，Na 2CO 3是天然碳酸岩岩浆的一种类似物和普遍存在的组分。在所研究的压力-温度范围内，液体Na_2CO_3的粘度在0.0028 ± 0.0001 Pa·s ~ 0.0073 ± 0.0001 Pa·s之间。结合我们的结果与最近的实验研究表明，从1个大气压到4.6 GPa的压力可以忽略不计的依赖性，和熔融碱金属轴承和碱土金属轴承碳酸盐之间的小的组成依赖性。根据我们的研究结果，Na 2CO 3的粘度与熔融方解石（在高压和高温下测定）和Na 2CO 3在环境压力下的粘度数据一致。熔融Na 2CO 3是一个有效的实验模拟研究的流变性的天然和/或合成的近固相线碳酸盐熔体。根据最近提出的碳酸岩熔体密度，碳酸岩熔体在上部条件下的流动性和上升速度估计值分别为70 ~ 300 g cm−3·Pa−1·s− 1和330-1450 m·年−1。相对缓慢的迁移速率允许岩浆-岩石随着时间的推移相互作用，导致地震异常和化学氧化还原交换。
Knowledge of the rheology of molten materials at high pressure and temperature is required to understand magma mobility and ascent rate at conditions of the Earth's interior. We determined the viscosity of nominally anhydrous sodium carbonate (Na2CO3), an analogue and ubiquitous component of natural carbonatitic magmas, by the in situ “falling sphere” technique at 1.7, 2.4 and 4.6 GPa, at 1200 to 1700 °C, using the Paris-Edinburgh press. We find that the viscosity of liquid Na2CO3is between 0.0028 ± 0.0001 Pa·s and 0.0073 ± 0.0001 Pa·s in the investigated pressure-temperature range. Combination of our results with those from recent experimental studies indicate a negligible dependence on pressure from 1 atm to 4.6 GPa, and a small compositional dependence between molten alkali metal-bearing and alkaline earth metal-bearing carbonates. Based on our results, the viscosity of Na2CO3is consistent with available viscosity data of both molten calcite (determined at high pressure and temperature) and Na2CO3at ambient pressure. Molten Na2CO3is a valid experimental analogue for study of the rheology of natural and/or synthetic near-solidus carbonatitic melts. Estimated values of the mobility and ascent velocity of carbonatitic melts at upper conditions are between 70 and 300 g cm−3·Pa−1·s−1and 330–1450 m·year−1, respectively, when using recently proposed densities for carbonatitic melts. The relatively slow migration rate allows magma-rock interaction over time causing seismic anomalies and chemical redox exchange.
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Frelat, J
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Dingwell, Donald B.
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通讯作者：
Frost, Daniel J.
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通讯作者：
K. Suito;Junpei Namba;T. Horikawa;Y. Taniguchi;N. Sakurai;M. Kobayashi;A. Onodera;O. Shimomura
K2CO3-CaCO3 系统在 6 GPa 和 900–1450 °C 下的相关系
DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
作者：
A. Shatskiy;Y. Borzdov;K. Litasov;I. Sharygin;Yuri N. Palyanov;E. Ohtani
通讯作者：
E. Ohtani