铂族元素(PGEs)是岩浆分异和铂族元素硫化物矿床形成过程的有力地球化学示踪剂。氧化条件下,普遍认为Pt以氧化物的形式溶解于硅酸盐熔体中。然而,在地球岩浆的氧逸度条件下,Pt以何种形式溶解于硅酸盐熔体中尚未明确。Pt溶解度的实验研究,前人主要以无硫、无铁的简单玄武质熔体作为初始物,但其成分与真实岩浆成分差别较大。尤其,Pt作为强亲铜元素,硅酸盐熔体中硫含量对其溶解度的影响却并未得到广泛关注。为此,我们设计了系列高温高压实验以研究Pt在硅酸盐熔体中的溶解度(
SPtSM
),硅酸盐初始物包括流纹岩和玄武岩,实验压力为1–1.5 GPa,实验温度为1300–1700 °C, 实验氧逸度(
fO
2)为IW–IW+2。实验结果显示,随着玄武质熔体中硫(S
2-)含量由0 μg/g(低于检测线)升高至~4000 μg/g,
SPtSM
由~0.1 μg/g升高至~10 μg/g。Pt主要以硫化物的形式溶解于含硫的玄武质熔体中。其中,以硫化物形式溶解的Pt含量占玄武质熔体中总Pt含量的比例(
Ptsul/Pttot
)不低于0.76。此外,我们得到的
SPtSM
随温度和硅酸盐熔体NBO/T(每个硅氧四面体所含的非键桥氧数量)值的升高而升高。运用我们新获得的
SPtSM
,结合前人已有的数据,将
SPtSM
拟合成为温度、压力、
fO
2、硅酸盐熔体硫(S
2-)含量和NBO/T值的多元函数。在
fO
2 >IW+5时,
SPtSM
随
fO
2和硅酸盐熔体NBO/T值的升高而显著升高;在
fO
2 < IW+3.5时,
SPtSM
显示出与
fO
2的轻微负相关和与硅酸盐熔体NBO/T值的轻微正相关。在两种
fO
2条件下,
SPtSM
均呈现出与温度的正相关关系,而未显示出与压力的相关性。运用拟合得到的经验公式模拟部分熔融过程瞬时熔体中Pt含量的演化趋势,结果表明硅酸盐熔体中富Pt合金的直接饱和理论上均出现于硫化物完全耗尽后,这可以解释在不含硫化物的橄榄岩中富Pt合金的出现。此外,我们也运用公式预测了Pual Ridge岩浆结晶分异过程中
SPtSM
的演化趋势,并将其与相应天然样品中Pt的测试含量(
CPtSM
)进行对比,结果表明:在硫化物饱和前,含硫岩浆中Pt
82Rh
8Fe
10饱和时的
SPtSM
能够很好地重现
CPtSM
。据此,在硫化物饱和前,富Pt合金可以达到饱和并从氧化的弧岩浆中带走一部分Pt。此外,我们运用Pt在金属和玄武质熔体中的含量计算了其在金属与玄武质熔体间的分配系数(
DPtmetal/SM
),结果显示
DPtmetal/SM
与硅酸盐熔体中的硫含量呈显著负相关,这意味着在核–幔分异过程中,含硫地幔能够保留更多的Pt。因此,我们的研究揭示硅酸盐熔体中的硫含量在核–幔分异和壳–幔分异过程中对Pt的地球化学行为均有着显著影响。
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