本文選題：Li同位素 + 熱擴散�。� 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：為了更好地理解巖漿過程,我們需要弄清2個基本問題：物質(zhì)如何運移和所需的時間尺度。因此本文從這2個基本問題出發(fā)進行了2個獨立的科研項目。我們通過高溫高壓實驗來揭示流紋巖熔體中Li同位素在溫度梯度下的擴散性質(zhì)。另一方面,我們通過數(shù)值模擬來解釋觀測到的鈾系不平衡數(shù)據(jù),進而為巖漿過程提供時間尺度上的制約。 在各種地質(zhì)過程中,熱擴散是導(dǎo)致元素分異,同位素分餾的一種可能的因素。前人進行了許多關(guān)于主要元素和同位素(Ca, Mg, Fe, Si, O, Sr, Hf, U,Li和K)的工作。然而,熱擴散背后的機理目前仍存在爭議�？紤]到前人的工作都是在玄武巖和安山巖體系下進行的,本文旨在使用活塞圓筒壓機研究流紋巖體系中的Li同位素在溫度梯度下的分餾。Li同位素擴散速度較快,并且流紋巖粘度較高,所以預(yù)期Li同位素產(chǎn)生較大分餾時,主要元素不會有太大的變化。因此在使用CAMECA1280在進行Li同位素原位分析的時候,基質(zhì)效應(yīng)可以忽略不計另外,我們進行了Li同位素熱擴散的時間序列實驗(3小時,12小時,1天,2天,4天),從而探究Li同位素在非平衡狀態(tài)下的動力學(xué)特征。 基于背散射,電子探針和離子探針的原位分析,我們發(fā)現(xiàn)沿著溫度梯度,主要元素確實沒有太大的變化,而在經(jīng)過4天的實驗后,Li同位素在256℃/5.8mm的溫度梯度下產(chǎn)生了大于8%o的分餾,并且Li同位素分餾的大小與實驗時間有關(guān)。 盡管大多數(shù)島弧巖漿巖經(jīng)歷了高度的巖漿演化,但是巖漿演化對鈾系不平衡的的影響仍然不是很清楚。因此我們建立一個數(shù)學(xué)模型去模擬島弧巖漿巖中和時間相關(guān)的巖漿演化過程對鈾系不平衡的影響。在一個部分結(jié)晶的封閉體系,放射性衰變可以減少鈾系不平衡的尺度,在開放體系中,老的地殼物質(zhì)的同化作用也可以減少年輕巖漿巖中的初級鈾系不平衡。隨著來自更深的年輕巖漿巖的再次填充,即便滯留時間長于8000年,巖漿房也能維持大量過剩的226Ra。 我們使用這一模型來模擬已經(jīng)充分研究過的大洋島弧(例如：Tonga)和大陸俯沖帶(智利)熔巖序列,并分別作為封閉和開放系統(tǒng)的代表。在Tonga案例中,(226Ra/230Th)和Sr/Th或Ba/Th(在較小程度上)之間的正相關(guān)關(guān)系可以由斜長石和閃石的部分結(jié)晶以及226Ra同期的放射性衰變產(chǎn)生。在這一案例中,U/Th和(238U/230Th)沒有顯著變化。在智利的案例中,老地殼物質(zhì)的同化作用可以用來解釋(226Ra/230Th)和10Be/Be或(238U/230Th)之間的正相關(guān)關(guān)系,因為初始鈾系不平衡以及高10Be/Be可以被老的地殼物質(zhì)的同化作用而降低。 觀察到的(226Ra/230Th)和地球化學(xué)指標(例如：Sr/Th, Ba/Th,和10Be/Be)的相關(guān)關(guān)系通常可以歸因于來自于板塊的流體的加入,但是考慮到自然界的地質(zhì)過程,這些關(guān)系更可能反映了地殼中和時間相關(guān)的巖漿演化過程。由于這些微量元素比和鈾系數(shù)據(jù)之間的關(guān)系不能用來明確地支持流體加入模型,所以之前有關(guān)于流體加入和島弧巖漿巖的超快上升速率的結(jié)論被弱化了。正因為如此,這個模型可以用來協(xié)調(diào)由U-Th-Pa-Ra和10Be/Be系統(tǒng)顯示的島弧巖漿巖的時間尺度差異,多次流體加入的假設(shè)可能不是必要的。
[Abstract]:In order to better understand the magma process , we need to clarify two basic problems : how to move the matter and the time scales needed . So this paper makes two independent scientific research projects from these two basic problems . We also use the high temperature and high pressure experiments to reveal the diffusion properties of Li isotopes in the rhyolite melt under temperature gradient . On the other hand , we explain the observed uranium series imbalance data by numerical simulation , and then provide time scale constraints for the magmatic processes .

In various geological processes , thermal diffusion is one of the possible factors that lead to differentiation of elements and fractionation of isotopes . The mechanism underlying thermal diffusion is still controversial . However , the mechanism at the time of thermal diffusion is still controversial . In the light of the fact that the former work is carried out under the temperature gradient , the main elements do not change too much . Therefore , when using CAMECA1280 to study Li isotope in - situ analysis , the matrix effect can be neglected . We conducted the experiment of time series of Li isotope thermal diffusion ( 3 hours , 12 hours , 1 day , 2 days , 4 days ) , so as to investigate the dynamic characteristics of Li isotopes in the non - equilibrium state .

Based on in situ analysis of back scattering , electron probe and ion probe , we found that the main elements did not change much along the temperature gradient , but after 4 days of experiments , Li isotopes produced more than 8 % o fractionation at a temperature gradient of 256 鈩，

本文編號：2056063