Bu çalışma JMBNRB verilir Doğa Bilimleri ve Kanada Ekipmanları, Discovery ve Discovery Hızlandırıcı Hibe Mühendislik Araştırma Konseyi tarafından desteklenen, Washington post-doktora burs programı Carnegie Institution destek kabul eder. Stephen Elardo ayrıca Jeofizik Lab&#39;de piston-silindir pres ile filme önce yaptığı yardım için teşekkür edilir.

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Burada özetlenen protokoller kullanılarak gerçekleştirilen içerme serbest deneylerin sonuçları, daha önce referans 29 (Os, Ir, Au), 30 (Re, Au) ve 31 (Pt) içinde literatür verileri ile karşılaştırılmıştır. Pt eklenmesi ücretsiz çalışma ürünlerin yararlılığını gösteren en öğreticidir. Düşük f O 2 çalıştırmak deneyler için, Ertel ve ark. 48 stabil bir kökeni kapanımlar atanan ve bu nedenle zamana bağımlı Y...

Karasal toplanma ay oluşumu 1,2 sorumlu düşündüm dev darbe aşamasında sonlanan bir chondritic toplu bileşimi ile gezegenciklere arasındaki çarpışmaların bir dizi olarak meydana geldiği düşünülmektedir. Darbelere tarafından proto-toprak ve kısa ömürlü izotopların çürüme ısıtma geniş erimesini ve magma okyanus veya Fe zengin metalik erir alçalma olabilir yoğun geçtiği göletlerin oluşmasına neden yeterli oldu. Magma okyanus tabanına ulaşarak üzerine, metalik erir bir reolojik sınır, durak karşılaşırsanız, ve sonunda büyüyen çekirdek 2 katı manto ile azalan önce son metal silikat denge tabi. Metalik eriyik olarak metal ve silikat fazlar arasındaki başka kimyasal haberleşme mantonun katı kısmı, büyüklüğü ve metal diyapirlerin 3 hızlı iniş engellemediği düşünülmektedir erişir. Metalik çekirdek ve silikat mant içine Dünya&#39;nın bu birincil farklılaşması6 - le hem jeofizik ve jeokimyasal gözlemler 4 bugün ortaya çıkar. Bir magma okyanus dibinde metal silikat denge için makul şartlar elde etmek için bu gözlemleri yorumlama Ancak, deney sonuçlarının uygun bir veritabanı gerektirir. İlkel üst manto (PUM) çekirdek oluşumunun silikat kalıntısı içeren bir varsayımsal rezervuar ve onun kompozisyonu bu nedenle metal silikat denge sırasında eser elementlerin davranışı yansıtmaktadır. İz elementler kendi jeokimyasal yakınlık temelinde çekirdek ayrımı esnasında metal ve silikat erir arasında dağıtılır. Metal faz için bir elemanlar tercih büyüklüğü metal silikat bölünme katsayısı ile tanımlanabilir <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/52725/52725eq1.jpg" /><img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/52725/52725eq2.jpg" /> (1) Nerede <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/52725/52725eq3.jpg" /> ve <img alt="Denklem 4" src="/files/ftp_upload/52725/52725eq4.jpg" /> Metal ve silikat, sırasıyla erime elemanının konsantrasyonunu ifade etmektedir. Değerleri <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/52725/52725eq5.jpg" /> &gt; 1 siderophile (demir-seven) davranış ve bu &lt;1 litofil elementler (kaya seven) davranışı gösterir. Elemanları siderophile PUM kompozisyon gösterisi tahminleri genellikle Dünya&#39;nın toplu kompozisyon 6,8 temsilcisi olarak kabul Chondrites 7, göreli olarak tükenmiş. Bu tükenmesi çekirdek tarafından siderophile elemanlarının haciz nedeniyle ve refrakter elemanları kendi büyüklüğü doğrudan değerlerini yansıtmalıdır <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/52725/52725eq5.jpg" /> . Laboratuvar deneyleri, bu nedenle değerlerini belirlemek için aramak <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/52725/52725eq5.jpg" /> Bir ra üzerindebasınç (P), sıcaklık (T) ve oksijen fugasitesi (f O 2) magma okyanus tabanı metal ayrımı ile ilgili olan koşulların NGE. T - - Bu deneylerin sonuçları, o zaman P bölgelerini tanımlamak için kullanılabilir F O birden siderophile elemanlarının PUM bolluk ile uyumlu olan 2 alanı (örneğin, 9-11). yüksek basınç ve magma okyanus senaryoya uygun sıcaklıklar bir piston-silindir veya çok örs basın kullanılarak laboratuvarda yeniden olabilir. piston-silindir aparatı, orta basınç altında (~ 2 GPa) ve yüksek sıcaklık (~ 2573 K) koşulları erişim sağlar, ancak büyük örnek hacimleri ve kolay bir şekilde kullanılmak üzere, kapsül, çeşitli malzemeleri sağlar. hızlı bir soğutma hızı, aynı zamanda bu şekilde çalışma ürünlerin yapı yorumlanmasını kolaylaştırmak bir cam silikat eriyen bileşimlerin bir dizi su verme izin verir.Çok örs cihaz genellikle küçük örnek hacimleri istihdam ancak uygun montaj tasarımları ile baskıları için ~ 27 GPa ve ~ 3.000 K. sıcaklıkları bu yöntemlerin kullanılması orta çoğu için bölümleme verilerini izin ve hafif elementler olmak siderophile vardır elde edebilirsiniz T koşulları - P geniş bir ürün yelpazesi üzerinde toplandı. Bu verilere dayanarak, PVM bileşimin tahminler kesin değerler modele bağlı olmasına rağmen metal silikat denge, sırasıyla, ~ fazla ortalama basınç ve sıcaklık koşulları altında 29 GPa ve 3000 K meydana göstermektedir. (Örneğin, V, Cr,) 2, birlikte mevcut olan demir ve wüstite dayattığı aşağıda ~ 4-2 log birimi toplanmanın boyunca gelişmeye düşünülmektedir fO (bazı redoks duyarlı elemanların PUM bolluk FeO ortaya koymak üzere ) eşdeğeri PT koşullarında (demir-wüstite tampon) 12. Her ne kadar m PUM bolluğuHerhangi siderophile elemanları derin magma okyanus dibinde metal silikat denge ile açıklanabilir, bu durumun aynı zamanda en çok siderophile elemanlar (HSEs) için geçerli olup olmadığını değerlendirmek zor olduğu kanıtlanmıştır. Alçak basınç (P ~ 0.1 MPa) ve sıcaklık (T &lt;1,673 K) deneylerle gösterilen demir-metal için HSEs aşırı afinite silikat dünya kuvvetle bu unsurları tükenmiş olması gerektiğini göstermektedir. PUM HSE içeriğine tahminleri Bununla birlikte, (Şekil 1), kondrite yalnızca orta derecede bir tükenme göreli göstermektedir. Belirgin SEÇ aşırı Yaygın oturtulması çözüm Toprak çekirdek oluşumu 13 sonra chondritic malzemenin geç birikimini deneyimli olmasıdır. Bu geç • eklenir malzeme PUM ile karıştırılır ve SEÇ konsantrasyonları yükselmiş ancak daha bol unsurları üzerinde ihmal edilebilir bir etkiye sahip olurdu. Seçenek olarak ise, bu HSEs son derece siderophile doğası düşük basınç ile gösterilen ileri sürülmüştür </em&gt; - T deneyleri çekirdek oluşumu 14,15 sırasında mevcut yüksek YT şartlarına kalıcı değil. Bu hipotezi test etmek için, deneyler, uygun koşullarda HSEs çözünürlüğünün ve metal silikat ayırımını saptamak üzere gerçekleştirilmelidir. Ancak birçok önceki çalışmalarda söndürüldü çalışma ürünlerin silikat bölümünün kirlenmesi, çalışma ürün analizi komplike ve metal ve silikat ergiyiklerin arasındaki HSEs için de geçerlidir bölüm katsayıları gizlenmiş etti. HSEs doğasına uygun konsantrasyon düzeylerinde mevcut bölümleme deneylerde, Fe-metal, bu elemanların uç tercih silikat eriyik kendi ölçüm önler. Bu sorunu aşmak için, çözünürlük ölçümleri ilgi ve değerleri HSE hangi silikat eriyik doymuş çekilmiş <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/52725/52725eq5.jpg" /> Borisov ve arkadaşları formalizmini kullanılarak hesaplanırark. 16. Indirgeyici koşullar gerçekleştirilmiştir SEÇ çözünürlük deneylerden Söndürülmüş silikat çalışma ürünleri, bununla birlikte, genellikle dağınık SEÇ ± Fe kirlenme kanıt görüntüler 17 inklüzyonlarını azaltır. Düşük f O bu kapanım yakın ubiquity rağmen Pt, Ir, Os, Re ve Ru içeren 2 deneyler (örneğin, 18-27), bunların dokusal sunum çalışmalar arasında önemli değişkenlik vardır; örnek 22 ve 26 başvuran için karşılaştırın. Bu inklüzyonlar bir deney 28 çalıştırma koşullarında stabil fazlı olan oluşturabilen olduğu gösterilmiş olmakla birlikte, Örnek söndürülür gibi bu inklüzyonların oluşumunu engellemez. Kapanım kökeni çevreleyen belirsizlik analitik sonuçların tedavisi zorlaştırır ve azaltılmış silikat erir içinde HSEs gerçek çözünürlüğü üzerinde belirsizliğe yol açtı. Kaynaştırma serbest çalışma ürünler değerlendirmek için gerekli olanhangi çalışmalar doğru çözünmüş HSE konsantrasyonlarını veren analitik bir yaklaşım benimsemiştir. 31 - indirgeyici koşullar metal-kapanım oluşumunu bastırmada kayda değer bir ilerleme şimdi örnek tasarım başlangıç ​​malzemeleri 29 Au veya Si ya da eklenmesi ile daha önceki çalışmalardan elde edilen tadil edilmiş olan bir piston-silindir düzeneği, kullanan deneylerde gösterilmiştir. Başlangıç ​​malzemelere Au veya element Si ilavesi sırasıyla deney numune geometrisi ya da f O 2 evrimi değiştirir. Bu yöntemler in difüzyon numune redüksiyon karşısında SEÇ zamanlamasının değiştirilmesiyle metal dahil oluşumunu bastırmak için tasarlanmıştır, ve Bennett ve ark., 31 tartışılmıştır. Böyle mekanik destekli dengeleme ve santrifüj piston-silindir olarak kapanım, silikat eriyiği temizlemek için önceki bazı girişimleri aksine, mevcut protokol uzman appar olmadan uygulanabilirATUS ve yüksek PT deneyler için de uygundur. Burada ayrıntılı olarak tarif edilen yüksek sıcaklıkta (&gt; 1873 K), 2 GPa ve benzer bir f, O 2 silikat eriyik Re, Os, ir, Ru, Pt ve Au çözünürlüğünü belirlemek için bir piston-silindir-tabanlı bir yaklaşımdır demir wüstite tamponu. Benzer bir deneysel tasarım uygulaması da, gerekli faz ilişkilerini sağlayan özelliklere ıslatma, diğer basınçta SEÇ deneylerinde başarılı ispat edebilir ve kinetik ilişkiler seçilen koşullara devam etmektedir. Ancak mevcut veriler, bizim örnek tasarımı derin magma okyanus gelen baskılara başarılı olup olmayacağını tahmin etmek yeterli değildir. Ayrıca özetlenen orta ve hafif siderophile elemanı (MSE ve SSE sırasıyla) çok örs cihaz kullanarak bölümleme belirlemek için kullanılan genel bir yaklaşımdır. Yüksek basınç HSEs için eklenmesi ücretsiz veri kümesi Uzatma benzer multi-örs yöntemleri kullanılması muhtemeldir. Giysieter, bu prosedürler çekirdek ayrışma koşulları ve karasal accretion aşamaları hem sınırlamak için bir araç sağlar.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>G10 Epoxy/Fiberglass Sheet</td>
			<td>Accurate plastics, Inc.</td>
			<td>GEES.020N.3648</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Powdered starting materials- -Oxides, metals, carbonates</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>Specific to desired experiment</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Castable 2-part MgO ceramic</td>
			<td>Aremco</td>
			<td>Ceramcast - 584</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE Dry Lubricant</td>
			<td>Camie-Campbell</td>
			<td>2000 TFE-Coat</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphite resistance heaters</td>
			<td>Carbone of America (Now owned by Mersen USA)</td>
			<td>Custom Order</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Barium Carbonate</td>
			<td>Chemical Products Corporation</td>
			<td>Custom Order</td>
			<td>Calcined free-flowing (CFF) grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-Type Thermocouple Wire (W26%Re, W5%Re)</td>
			<td>Concept Alloys</td>
			<td>N/A</td>
			<td>~0.25 mm diameter is suitable for most experiments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zirconia Cement</td>
			<td>Cotronics; Resbond 940 2-part cement</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use 100 parts powder for every 25 to 28 parts activator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyvinyl Acetate (PVA) Glue</td>
			<td>e.g Bostik</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Often sold as &#39;white glue&#39;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyanoacrylate Glue</td>
			<td>e.g Krazy Glue/Loctite</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Piston cylinder pressure vessel and WC piston</td>
			<td>Hi-Quality Carbide Tooling Inc.</td>
			<td>Custom Order</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica Glass Tubing</td>
			<td>Quartz Plus</td>
			<td>Custom Order</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crushable ZrO2 tubes</td>
			<td>Saint-Gobain</td>
			<td>Custom Order</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crushable MgO rods and tubes</td>
			<td>Saint-Gobain</td>
			<td>Custom Order</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WC cubes for multi-anvil experiments</td>
			<td>Tungaloy</td>
			<td>Custom Order</td>
			<td>Cubes are grade-F WC alloy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single hole alumina tube for multi-anvil thermocouple</td>
			<td>Vesuvius McDanel</td>
			<td>AXS071730-04-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-hole alumina tube for piston cylinder thermocouple</td>
			<td>Vesuvius McDanel</td>
			<td>AXF1159--07-12&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-hole alumina tube for multi-anvil thermocouple</td>
			<td>Vesuvius McDanel</td>
			<td>AXF1159-04-06</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

metal-silicate partitioning at high pressure and temperature: experimental methods and a protocol to suppress highly siderophile element inclusions

Estimates of the primitive upper mantle (PUM) composition reveal a depletion in many of the siderophile (iron-loving) elements, thought to result from their extraction to the core during terrestrial accretion. Experiments to investigate the partitioning of these elements between metal and silicate melts suggest that the PUM composition is best matched if metal-silicate equilibrium occurred at high pressures and temperatures, in a deep magma ocean environment. The behavior of the most highly siderophile elements (HSEs) during this process however, has remained enigmatic. Silicate run-products from HSE solubility experiments are commonly contaminated by dispersed metal inclusions that hinder the measurement of element concentrations in the melt. The resulting uncertainty over the true solubility and metal-silicate partitioning of these elements has made it difficult to predict their expected depletion in PUM. Recently, several studies have employed changes to the experimental design used for high pressure and temperature solubility experiments in order to suppress the formation of metal inclusions. The addition of Au (Re, Os, Ir, Ru experiments) or elemental Si (Pt experiments) to the sample acts to alter either the geometry or rate of sample reduction respectively, in order to avoid transient metal oversaturation of the silicate melt. This contribution outlines procedures for using the piston-cylinder and multi-anvil apparatus to conduct solubility and metal-silicate partitioning experiments respectively. A protocol is also described for the synthesis of uncontaminated run-products from HSE solubility experiments in which the oxygen fugacity is similar to that during terrestrial core-formation. Time-resolved LA-ICP-MS spectra are presented as evidence for the absence of metal-inclusions in run-products from earlier studies, and also confirm that the technique may be extended to investigate Ru. Examples are also given of how these data may be applied.

silikat düşük f O 2 erir deneyler aşağıdaki örnekler ve tartışma odağı SEÇ çözünürlüğünü belirlemek için. T - - Çok örs deneylerden elde MSE ve SSE bölümleme veri P sınırlamak için nasıl kullanılabileceğini kapsamlı örnekler için f O çekirdek metal ayrıştırma 2 koşulları, okuyucu başvuruları 9 anılır -. 11 Şekil 7B-D geri görüntüler Tipik deneysel çalışma ürünlerden dağı...

Watch this Scientific Journal Video about Metal-silicate Partitioning at High Pressure and Temperature: Experimental Methods and a Protocol to Suppress Highly Siderophile Element Inclusions at JoVE.co

Metal-silicate Partitioning at High Pressure and Temperature: Experimental Methods and a Protocol to Suppress Highly Siderophile Element Inclusions

We present a procedure to determine the metal-silicate partitioning of siderophile elements, emphasizing techniques that suppress the formation of metal inclusions in experiments for the noble metals. The results of these experiments are used to demonstrate the effect of core-formation on the highly siderophile element composition of the mantle.

Deneysel Yöntemlerle ve yüksek Siderophile Eleman kapsama alınan terimler bastır için Protokolün: Yüksek Basınç ve Sıcaklık metal-silikat bölümleme

Estimates of the primitive upper mantle (PUM) composition reveal a depletion in many of the siderophile (iron-loving) elements, thought to result from ...

metal-silicate-partitioning-at-high-pressure-temperature-experimental

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Chemical Equilibrium

SCIENTISTS IN ACTION

12.4K Görüntüleme.  University of Toronto. We present a procedure to determine the metal-silicate partitioning of siderophile elements, emphasizing techniques that suppress the formation of metal inclusions in experiments for the noble metals. The results of these experiments are used to demonstrate the effect of core-formation on the highly siderophile element composition of the mantle.

Video: Metal-silicate Partitioning at High Pressure and Temperature: Experimental Methods and a Protocol to Suppress Highly Siderophile Element Inclusions