甲烷被黑云母氧化形成二氧化碳的实验研究与意义
甲烷被黑云母氧化形成二氧化碳的实验研究与意义
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DOI：
10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2021158
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
王小林
中科院分区：
文献类型：
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作者：
陈惠娴;胡文瑄;王小林
CH_4和CO_2是岩浆热液系统中的重要挥发组分,两者之间的转换机制是一个重要的科学问题,在碳循环和流体作用等诸多方面都具有重要意义。例如在成矿过程中,CH_4和CO_2的加入会改变成矿流体性质,CO_2还能缓冲流体pH,对成矿元素的迁移和沉淀富集有重要影响。前人通过研究瑞士阿尔卑斯山中部石炭纪、二叠纪、三叠纪地层裂隙石英中的流体包裹体发现,在较高温度条件下,黑云母的绿泥石化能将CH_4氧化生成CO_2,然而缺少相关的实验地球化学证据。因此,本项研究选择黑云母作为氧化剂开展了CH_4的氧化实验研究。通过对黑云母-甲烷-水体系、黑云母-碳化铝-水体系以及甲烷-水体系的实验研究发现,证实了黑云母能够将CH_4氧化为CO_2,起始反应温度约150℃,远低于地质研究结果。对于黑云母-甲烷-水体系和甲烷-水体系实验,采用熔融毛细硅管作为反应腔,而对于黑云母-碳化铝-水体系实验,则采用粗石英管作为反应腔。对反应后黑云母残片的能谱分析表明,变价元素Fe含量大量降低,表明黑云母中三价Fe作为氧化剂参与了反应。这一结果为地质系统中黑云母等铁锰暗色矿物在中低温条件下氧化CH_4形成CO_2提供了实验和理论支撑。而CH_4向CO_2的转变过程,将改变热液流体的性质,有利于富CO_2成矿流体的形成,对金属矿床形成具有重要意义。