ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Цель проекта - получение систематических экспериментальных данных по коэффициентам фракционирования изотопов кислорода между силикатными расплавами разного химического состава. Эти фундаментальные данные требуются для решения петрологических и геохимических задач, связанных с установлением источников вещества при генерации и контаминации природных расплавов. Актуальность проекта состоит в том, что теоретические оценки коэффициентов фракционирования изотопов кислорода для расплавов отсутствуют в силу сложности описания структуры расплавов. Экспериментальные данные для расплавов крайне редки и бессистемны из-за методических трудностей. Основная задача проекта – восполнить существующий пробел в данной области знаний: экспериментально изучить влияние структурообразующих катионов (Si, Al, Fe III, Ti) и катионов-модификаторов (Co, Ni, Mg, Ca) на способность силикатных расплавов концентрировать тяжелый изотоп кислорода. Экспериментальные исследования планируется проводить на модельных системах, отвечающих составу гаплориолита и гаплобазальта, модифицированных добавками соответствующих оксидов. Эксперименты будут проведены в трубчатой печи методом петли. Полученные после эксперимента стекла будут изучены методами локального химического анализа (микрозонд), после чего в них будет проанализирован изотопный состав кислорода. Успешное решение задач проекта опирается на сочетание современного высокоточного метода изотопного анализа кислорода (фторирование с применением лазерного нагрева) и разработанного нами нового экспериментального подхода, состоящего в одновременном изотопном уравновешивании нескольких образцов расплавов разного химического состава с единой газовой средой в рабочей зоне трубчатой печи. Разработанные методы и подходы, имеющийся научный задел и наличие соответствующих инструментальных возможностей полностью обеспечивают выполнимость поставленных задач проекта.
При выполнении проекта планируется получить впервые систематические экспериментальные данные по коэффициентам равновесного фракционирования изотопов кислорода в широком диапазоне состава расплавов. Будет исследован доступный интервал температуры (1300-1570 оС), задаваемый составом расплавов. Детальное изучение влияния на коэффициент фракционирования изотопов кислорода содержания катионов-решеткообразователей (Si, Ti, Fe III, Al) позволит найти ответ на один из ключевых вопросов изотопной геохимии расплавов - насколько важна роль структуры расплава в его способности концентрировать изотоп 18-О. Изучение влияния на величину коэффициента фракционирования изотопов кислорода содержания катионов-модификаторов (Co, Ni, Ca, Mg) позволит получить данные, имеющие ключевое значение в петролого-геохимических исследованиях, поскольку распределение данных элементов в расплавах является одним из маркеров их генезиса. В результате, ожидается получить представление о закономерностях фракционирования изотопов кислорода в природных расплавах, состав которых варьирует как в отношении катионов-модификаторов, так и катионов-решеткообразователей. Особое внимание ожидается уделить расплавам с высокими содержаниями железа и титана – наименее исследованным экспериментально. Для этих составов планируется изучить поведение равновесного коэффициента фракционирования изотопов кислорода в зависимости от температуры, чтобы ответить на вопрос - существует или нет нелинейное поведение коэффициента фракционирования в расплавах, впервые обнаруженное (Muehlenbachs, Kushiro, 1974) и предварительно установленное нами (Борисов, Дубинина, 2014). Этот результат может иметь фундаментальное значение для теории изотопного фракционирования. Запланированные исследования вместе с проведенными ранее позволят получить эмпирическое уравнение для оценки коэффициента фракционирования изотопов кислорода между расплавами сложного химического состава. Проведение экспериментальных серий с варьирующей температурой в комплексе с изотермическими экспериментами для расплавов варьирующего химического состава позволят построить единую модель, предсказывающую направление и величины изотопно-кислородных сдвигов в магматических расплавах, состав которых изменяется в результате частичного плавления, ликвации и кристаллизации минералов. По результатам работ этапа 2015 года ожидается: 1. Получить экспериментальные данные по расплавам модельного состава диопсид-анортитовой эвтектики кислого (DAFS) и основного (DAF) составов, модифицированных добавкой MgO и природного оливина (от 13 до 20 вес. %). Это позволит оценить влияние магнезиальности расплавов на их способность к концентрированию изотопа 18-О при фиксированной температуре (Т=1500 С). 2. Получить экспериментальные данные по расплавам модельного состава диопсид-анортитовой эвтектики кислого состава (DAFS), модифицированого добавкой TiO2 (5-25 вес. %) и Al2O3 (14-22 вес. %) при фиксированной температуре (Т=1500 С). Эти результаты должны надежно установить роль Ti и Al на способность к концентрированию изотопа 18-О расплавами и позволят проверить нелинейный характер зависимости величин ?18О от содержания этих элементов, установленный в предыдущих экспериментах.
Геологический факультет МГУ | Соисполнитель |
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 31 декабря 2014 г.-31 декабря 2015 г. | Экспериментальное изучение фракционирования изотопов кислорода между расплавами |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".