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Concentrations of Pt, Pd, S, As, Se and Te in silicate melts at sulfide, arsenide, selenide and telluride saturation: evidence of PGE complexing in silicate melts?
Contributions to Mineralogy and Petrology ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-06-17 , DOI: 10.1007/s00410-020-01705-0
Hassan M. Helmy , Chris Ballhaus , Raúl O. C. Fonseca , Felipe P. Leitzke

Even though platinum group elements (PGE) solubilities are measured relative to pure metals, the PGE are assumed to dissolve as oxide complexes in silicate melts. PGE-oxide phases are, however, not known in magmatic rocks; in many cases PGE are associated with discrete magmatic phases (alloys, arsenides, bismuthotellurides, antimonides and sulfides). Here, we determine the concentrations of Pt, Pd, S, As, Se and Te in basaltic melts saturated with Fe, Pt or Pd sulfides, arsenides, selenides and tellurides and note that the solubilities of these elements are largely variable and depend on the metal–ligand reservoir in equilibrium. We equilibrated basaltic melts with immiscible Fe, Pt, and Pd sulfide, arsenide, selenide and telluride melts in a piston cylinder apparatus at 1250 °C, 0.5 GPa and relative f O 2 of ~ FMQ to FMQ-1.5. The concentrations of S, As, Se and Te in the basaltic melt vary considerably with the metal–ligand reservoir; the highest concentrations are recorded when the ferrous iron cation is the principal metal ligand. When instead Pt-(S/As/Se/Te) or Pd-(S/As/Se/Te) are used, the concentrations of S, As, Se and Te fall drastically. Platinum and Pd increase the activities of semimetals and chalcogenes in the silicate melt more than Fe does. Implications are that Pt and Pd can preferentially form stable associations (fundamental building blocks) with chalcogens and semimetals before the melt attains saturation in Fe-chalcogens or Fe-semimetals. Estimated concentrations of Pt–ligand and Pd–ligand required to saturate silicate melts in some Pt–ligand and Pd–ligand minerals are close to their abundances in the parent magmas of some layered intrusions.

中文翻译:

硫化物、砷化物、硒化物和碲化物饱和时硅酸盐熔体中 Pt、Pd、S、As、Se 和 Te 的浓度:硅酸盐熔体中 PGE 络合的证据?

尽管铂族元素 (PGE) 的溶解度是相对于纯金属测量的,但假定 PGE 以氧化物复合物的形式溶解在硅酸盐熔体中。然而,PGE-氧化物相在岩浆岩中并不为人所知。在许多情况下,PGE 与离散的岩浆相(合金、砷化物、铋铁化物、锑化物和硫化物)有关。在这里,我们确定了在被 Fe、Pt 或 Pd 硫化物、砷化物、硒化物和碲化物饱和的玄武岩熔体中 Pt、Pd、S、As、Se 和 Te 的浓度,并注意到这些元素的溶解度在很大程度上是可变的并且取决于平衡中的金属-配体储库。我们用不混溶的 Fe、Pt 和 Pd 硫化物、砷化物、硒化物和碲化物在活塞缸装置中在 1250 °C、0.5 GPa 和~FMQ 的相对 f O 2 到 FMQ-1.5 的条件下平衡玄武岩熔体。玄武岩熔体中 S、As、Se 和 Te 的浓度随金属-配体储层而显着变化;当亚铁阳离子是主要金属配体时,记录的浓度最高。当使用 Pt-(S/As/Se/Te) 或 Pd-(S/As/Se/Te) 时,S、As、Se 和 Te 的浓度急剧下降。铂和钯比铁更能提高硅酸盐熔体中半金属和硫属元素的活性。这意味着 Pt 和 Pd 可以在熔体在 Fe-硫属元素或 Fe-半金属中达到饱和之前优先与硫属元素和半金属形成稳定的缔合(基本构建块)。使某些 Pt-配体和 Pd-配体矿物中的硅酸盐熔体饱和所需的 Pt-配体和 Pd-配体的估计浓度接近它们在一些层状侵入体的母岩浆中的丰度。玄武岩熔体中的 Se 和 Te 随金属-配体储层而显着变化;当亚铁阳离子是主要金属配体时,记录的浓度最高。当使用 Pt-(S/As/Se/Te) 或 Pd-(S/As/Se/Te) 时,S、As、Se 和 Te 的浓度急剧下降。铂和钯比铁更能提高硅酸盐熔体中半金属和硫属元素的活性。这意味着 Pt 和 Pd 可以在熔体在 Fe-硫属元素或 Fe-半金属中达到饱和之前优先与硫属元素和半金属形成稳定的缔合(基本构建块)。使某些 Pt-配体和 Pd-配体矿物中的硅酸盐熔体饱和所需的 Pt-配体和 Pd-配体的估计浓度接近它们在一些层状侵入体的母岩浆中的丰度。玄武岩熔体中的 Se 和 Te 随金属-配体储层而显着变化;当亚铁阳离子是主要金属配体时,记录的浓度最高。当使用 Pt-(S/As/Se/Te) 或 Pd-(S/As/Se/Te) 时,S、As、Se 和 Te 的浓度急剧下降。铂和钯比铁更能提高硅酸盐熔体中半金属和硫属元素的活性。这意味着 Pt 和 Pd 可以在熔体在 Fe-硫属元素或 Fe-半金属中达到饱和之前优先与硫属元素和半金属形成稳定的缔合(基本构建块)。使某些 Pt-配体和 Pd-配体矿物中的硅酸盐熔体饱和所需的 Pt-配体和 Pd-配体的估计浓度接近它们在一些层状侵入体的母岩浆中的丰度。
更新日期:2020-06-17
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