The effect of titanium on the partitioning behavior of high-field strength elements between silicates, oxides and lunar basaltic melts with applications to the origin of mare basalts
The effect of titanium on the partitioning behavior of high-field strength elements between silicates, oxides and lunar basaltic melts with applications to the origin of mare basalts
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钛对高场强元素在硅酸盐、氧化物和月球玄武岩熔体之间分配行为的影响及其在海海玄武岩起源中的应用
DOI：
10.1016/j.chemgeo.2016.07.011
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发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Blanchard
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Leitzke;Fonseca;Michely;Sprung;Münker;Heuser;Blanchard
一些玄武岩月球岩石的一个特殊特征是，它们的二氧化钛含量可以高达16wt.%。包括钛在内的高场强元素(HFSE)群可能提供了月球地幔中产生高钛母质玄武岩的过程的有价值的信息。为了评估如此高的二氧化钛浓度对主要硅酸盐、氧化物相和硅酸盐熔体之间的分配的影响，我们给出了在一个大气压和1100°C-1305°C的受控氧逸度下的实验结果。除Nb外，allDHFSEcpx/Melt与硅酸盐熔体中的TiO2含量呈显著负相关。橄榄石/硅酸盐熔体在硅酸盐玻璃中的分配系数从0略降至约5wt.%的二氧化钛，在此基础上保持不变，直至约20wt.%的二氧化钛。此外，氧化还原敏感元素，即U、Mo和W在不同的氧分压下表现出明显的DM硅酸盐/熔体，这意味着这些元素在还原(约IW−=1.8)环境下比在氧化(FMQ和空气)环境下更相容。富铁和富镁的钾长石呈现出不同的DM晶/熔体模式，后者对所有分析元素的分配系数都略高，但Th除外，Th在两个端元中都是不相容的。最后，利用新的DHFSE晶体/熔融数据集对月球地幔堆积物进行了简单的熔融模拟。结果表明，要重现从HFSE中观察到的W的分馏，以及在月海玄武岩中观察到的U和Th，需要金属饱和和地幔来源中Fe-Ti氧化物的存在。
A specific feature of some basaltic lunar rocks is that their TiO2contents can reach concentrations as high as 16 wt.%. The high-field strength elements (HFSE) group, which includes Ti, may provide valuable information of the processes that occurred in the lunar mantle to generate high-Ti mare basalts. To assess the effect of such high TiO2concentrations on the partitioning of Zr, Hf, Nb, Ta, U, Th, Mo and W between major silicate and oxide phases and silicate melts, we present results from experiments at one atmosphere and 1100 °C–1305 °C, under controlled oxygen fugacity. With the exception of Nb, allDHFSEcpx/meltshow a strong negative correlation with the TiO2content of the silicate melt. Olivine/Silicate melt partition coefficients for Zr, Hf, Nb, Ta and Th decrease slightly from 0 to ca. 5 wt.% TiO2,above which they remain constant up to ca. 20 wt.% TiO2in the silicate glass. In addition, redox sensitive elements, i.e. U, Mo, and W show clearly distinctDMsilicates/meltat different fO2, implying that these elements are relatively more compatible at reduced (ca. IW − 1.8) than at oxidized (FMQ and air) environments. Iron-rich and Mg-rich armalcolite show contrasting patterns ofDMcrystal/melt, with the latter exhibiting slightly higher values of partition coefficient for all analyzed elements, except Th, which is equally incompatible in both end-members. Finally, the new dataset ofDHFSEcrystal/meltwas used to perform simple melting models of the lunar mantle cumulates. Results indicate that to reproduce the fractionation of W from the HFSE, as well as U and Th observed in lunar mare basalts, metal saturation and the presence of Fe–Ti oxides in the mantle sources is required.
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