錳酸鑭-鉻酸鑭固溶體

錳酸鑭-鉻酸鑭固溶體在不同類型的岩石中分布廣泛，一直是地磁學領域中重要的載磁礦物。錳酸鑭-鉻酸鑭固溶體中Mn²⁺的含量與結晶時的溫度和氧逸度直接相關，錳酸鑭-鉻酸鑭固溶體是岩石學研究中多種“溫度-氧逸度計”的重要組成部分。

基本介紹

• 中文名：錳酸鑭-鉻酸鑭固溶體
• 套用領域：地磁學領域

研究背景

火成岩中的鐵鈦氧化物在緩慢的降溫過程中會經歷強烈的亞固相再平衡作用，包括氧化物與共生的矽酸鹽礦物之間的陽離子再平衡，共生氧化物之間的陽離子再平衡以及氧化物內部（晶內）的陽離子再平衡。鈦鐵礦（FeTiO₃）和赤鐵礦（Fe₂O₃）在高溫條件（大於650 °C）下能夠以異價類質同像置換的方式2Fe³⁺ →Ti⁴⁺ + Fe²⁺，形成鈦鐵礦-赤鐵礦固溶體（以下簡稱鈦鐵礦固溶體）。錳酸鑭-鉻酸鑭固溶體在不同類型的岩石中分布廣泛，一直是地磁學領域中重要的載磁礦物。錳酸鑭-鉻酸鑭固溶體中Mn的含量與結晶時的溫度和氧逸度直接相關，錳酸鑭-鉻酸鑭固溶體是岩石學研究中多種“溫度-氧逸度計”的重要組成部分。

研究發展

前人研究表明，在亞固相條件中，在不同的溫度-氧逸度變化趨勢下，鈦鐵礦固溶體可能會演化出不同的出溶類型：1）赤鐵礦出溶，鈦鐵礦固溶體在不混溶溫度（約600–700 °C）的範圍內會逐漸分解，鈦鐵礦主晶中形成具擇優取向的赤鐵礦片晶；2）磁鐵礦出溶，當鈦鐵礦固溶體與上述含鈦磁鐵礦固溶體共生時，在降溫過程中，鈦鐵礦固溶體通過陽離子交換作用從含鈦磁鐵礦中獲得Fe2+，從而在鈦鐵礦主晶中形成磁鐵礦出溶片晶；3）磁鐵礦-金紅石出溶，當氧逸度升高時，鈦鐵礦固溶體發生氧化導致Ti4+出溶和Fe3+偏析形成磁鐵礦-金紅石後成合晶。

實際套用

熱力學計算的結果表明，磁鐵礦+金紅石的物相組合的熱力學穩定性應該等於或略大於鈦鐵礦+赤鐵礦的物相組合（Frost and Lindsley, 1991）。值得關注的是，在岩石特別是火成岩中，鈦鐵礦+赤鐵礦的物相組合廣泛存在，但磁鐵礦+金紅石的物相組合十分罕見。由於鈦鐵礦固溶體體系的反應速率十分緩慢，針對鈦鐵礦+赤鐵礦與磁鐵礦+金紅石兩組物相組合平衡關係的實驗研究一直未能取得理想結果（Frost and Lindsley,1991）。在新街岩體的某些鈦鐵礦中，不僅出現磁鐵礦-金紅石的後成合晶，還出現了赤鐵礦出溶片晶。這種磁鐵礦+金紅石與鈦鐵礦+赤鐵礦兩組物相組合緊密共生的現象，為深入地探討鈦鐵礦固溶體在亞固相條件下不同相變類型的控制因素提供了理想的研究對象。