The storage capacity of fluorine in olivine and pyroxene under upper mantle conditions
The storage capacity of fluorine in olivine and pyroxene under upper mantle conditions
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上地幔条件下橄榄石和辉石中氟的储存能力
DOI：
10.1016/j.gca.2017.03.043
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发表时间：
2017
影响因子：
5
通讯作者：
Klemme
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Grützner;Bromiley;Rohrbach;Berndt;Klemme
本文介绍了地幔中橄榄石和斜方辉石储氟能力的新实验结果。实验在MgO-SiO2+ MgF 2系统中进行，温度在1350 °C和1700 °C之间，压力高达17 GPa。电子探针测量表明，橄榄石中的氟浓度高达5100 µg/g。橄榄石的储氟量对压力的依赖性很小，但对温度的依赖性很强，温度升高与储氟量呈正相关。顽火辉石中的氟浓度要小一个数量级，最高可达670微克/克。我们的数据表明，氟饱和橄榄石中的氟浓度与橄榄石中的水浓度在相同的范围内。然而，橄榄石中的氟和水溶解度随着压力和温度的增加而表现出相反的行为。氟在橄榄石中的溶解度随温度的升高而增加，但受压力的影响不大。相比之下，橄榄石中的水溶解度先前已被证明随着温度的升高而降低，并且随着压力的升高而增加。我们的实验表明，名义上不含氟的矿物，如镁橄榄石和顽火辉石能够储存上地幔的全部氟预算，而不需要调用辅助相，如磷灰石或角闪石。
We present new experimental results on the fluorine storage capacity of olivine and orthopyroxene in the Earth’s mantle. Experiments were performed in the system MgO-SiO2+ MgF2at temperatures between 1350 °C and 1700 °C and pressures up to 17 GPa. Electron microprobe measurements show that fluorine concentrations in olivine reach up to 5100 µg/g. The storage capacity of fluorine in olivine shows only a small pressure dependence but a strong temperature dependence with a positive correlation between increasing temperature and fluorine storage capacity. Fluorine concentrations found in enstatite are one order of magnitude smaller and reach up to 670 µg/g. Our data show that concentrations of fluorine in fluorine-saturated olivine are in the same range as water concentrations in olivine. Nevertheless, fluorine and water solubility in olivine show opposing behavior with increasing pressure and temperature. The fluorine solubility in olivine increases with increasing temperature but is not much affected by pressure. In contrast, water solubility in olivine has previously been shown to decrease with increasing temperature and increase with increasing pressure. Our experiments show that nominally fluorine-free minerals like forsterite and enstatite are capable of storing the entire fluorine budget of the upper mantle, without the need to invoke accessory phases such as apatite or amphibole.
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