锆石在浅部软流圈与深部岩石圈中的存留
材料科学
2020-12-09 v1 地球与行星天体物理
摘要
锆石是用于测定地球与地外岩石年龄最常用的矿物。然而，锆石在镁铁质/超镁铁质熔体中的体系鲜有实验探究，且多数基于长英质、中性及/或合成体系的现有模型可能并不适用于预测锆石在地球浅部软流圈中的存留。为确定此类自然体系中锆石的稳定性，我们开展了锆石在自然洋中脊玄武质熔体与合成单玄武质熔体中溶解的高温实验，并结合电子探针在高电流下对实验产物的原位微区分析。考虑到电子探针分析中锆石-玻璃对间的二次荧光效应，我们计算了预测拉斑玄武质成分软流圈熔体中锆石存留所需的锆扩散系数。数据显示，典型的100微米锆石在地幔压力下与玄武质熔体反应时迅速（10小时内）且一致溶解。我们观察到锆石在自然洋中脊玄武质熔体于低压下、以及在单玄武质熔体于高压下的不一致溶解（生成晶体ZrO2且SiO2进入熔体）。我们的实验数据对镁铁质与超镁铁质岩石中锆石的起源提出了疑问，尤其是浅部大洋软流圈与深部岩石圈中者，以及基于这些矿物成分所估算锆石年龄的意义。金伯利岩、橄榄岩、碱性玄武岩及其他岩浆中的大尺寸锆石巨晶表明锆石与熔体间快速运移与短暂相互作用。锆石巨晶的起源可能与地幔中Zr的交代作用加入有关，因为任何地幔熔融事件都应将其消除。
引用
@article{arxiv.2001.05336,
title = {Zircon survival in shallow asthenosphere and deep lithosphere},
author = {Anastassia Y. Borisova and Ilya N. Bindeman and Mike Toplis and Nail Zagrtdenov and Jérémy Guignard and Oleg Safonov and Andrew Bychkov and Svyatoslav Shcheka and Oleg E. Melnik and Marion Marchelli and Jerome Fenrenbach},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.05336},
year = {2020}
}
备注
This 30 pages manuscript submitted to American Mineralogist contains 5 figures and 1 table