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来自俯冲板块的超深钻石的极端氧化还原变化

摘要

富挥发分俯冲板块的引入可能在局部产生较大的氧化还原梯度,影响相稳定性、元素分配和挥发分形态1.在这里,我们研究了几内亚坎坎钻石包裹体中记录的深层地幔氧化还原条件。顽火辉石(前桥锰矿)、铁方石和一种独特的富镁橄榄石(Mg# 99.9)包裹体表明,它是在660公里地震间断区附近高度变化的氧化还原条件下形成的。我们提出了过渡区-下地幔边界暖板底部的脱水、再水化和脱水模型。在一个皱褶的板块中,由于脱水而释放出的流体,受到来自下地幔的加热的驱动,上升到板块较冷的内部,在那里H2O被隔离在新的含水矿物中。剩余流体随后的分馏产生极低的还原条件,形成mg端元环木岩。这种分馏液也析出主金刚石。在持续加热的情况下,钻石周围的板坯中的菱木矿形成了桥晶石和铁方石,当钻石在加热板坯脱水产生的含水流体中生长时,它们被困住。

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图1:金刚石KK203中铁方石包体的室温Mössbauer光谱3 +/ΣFe可以忽略不计,并表示fO2IW缓冲区附近的条件。
图2:压力-温度示意图,显示了一个变暖、水化、俯冲板随时间的变化过程,以及菱木矿、铁方石和桥锰矿之间的关系。
图3:通过地球横截面示意图的金刚石生长事件。

数据可用性

KK203金刚石中橄榄石的原始反射数据及补充表1- - - - - -3.已沉积于EarthChem (https://doi.org/10.26022/IEDA/112541).

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下载参考

确认

本研究使用了先进光子源的资源,这是美国能源部(DOE)科学办公室的一个用户设施,由阿贡国家实验室根据合同编号为能源部科学办公室运营。DE-AC02-06CH11357。我们感谢GeoSoilEnviroCARS (Sector 13)的支持,它得到了美国国家科学基金会(NSF) -地球科学(EAR-1128799)、能源部地球科学部(DE-FG02-94ER14466)以及工作人员科学家M. Newville、T. Lanzirotti和M. Rivers的支持。S.D.J.感谢NSF的资助。耳朵- 1853521。NSERC的发现拨款给r.w.l., D.G.P.和T.S.资助本研究的各个方面。作者感谢a . Rohrbach和K. Kiseeva的非常有价值的评论,促使我们重新思考我们的fO2估算和地层模型。

作者信息

作者及隶属关系

作者

贡献

M.E.R、C.A.和F.N.收集和解释XRD数据。用EPMA和Raman光谱对夹杂物进行了M.E.R.表征。fn和m.e.r写了原稿。r。w。l。和t。s。开发了钻石生长模型。F.N.和L.B对橄榄石进行了地球大气计量计算。C.M.通过Mössbauer光谱对夹杂物进行了表征。m.d.w., M.E.R.和S.D.J.进行了层析图像收集和分析。r。w。l。和m.e.rfO2计算。J.W.H.提供了钻石并帮助描述和打碎了样本。F.N, M.R.和D.G.P.撰写了原稿。所有合著者都改进了解释并进行了编辑。

相应的作者

对应到法布里奇奥Nestola

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

同行评审

同行评审信息

自然感谢Kate Kiseeva和Arno Rohrbach对这项工作的同行评审所作的贡献。

额外的信息

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1金刚石KK203中测得的顽辉石拉曼光谱(蓝色实线)。

顽辉石的参考光谱为实红色线(RRUFF ID: R070641)。数据缩减软件是OMNIC 9(赛默飞世尔科学公司)。

图2 GSECARS收集的KK203 x射线层析成像图像,显示没有导致包裹体的裂纹。

整个钻石都装不下视野。

扩展数据图3 log计算值fO2相对于IW缓冲液在10,15,20 GPa和1,200,1,400和1,800°C稳定(Mg,Fe)所必需的2SiO4Mg# = 99.9。

每种条件下的不同值反映了Fe和SiO的假定活性范围2(详情见正文)。星号表示两个活动都等于1的情况。有关计算的详细信息,请参阅附带的电子表格中的表格值。

扩展数据表1 KK203铁方石的超细参数,由室温Mössbauer光谱测定

补充信息

补充表1

化学分析提供wt%氧化物。

补充表2

标准,分析晶体和EPMA分析的检测限。

补充表3

的计算fO2金刚石KK203使用的方法是按照前面描述的修改34

权利和权限

根据与作者或其他权利持有人签订的出版协议,自然或其许可方(例如,社会或其他合作伙伴)对本文拥有排他性权利;作者对这篇文章接受的手稿版本的自我存档仅受此类出版协议的条款和适用法律的约束。

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Nestola, F., Regier, M.E, Luth, R.W.et al。来自俯冲板块的超深钻石的极端氧化还原变化。自然613, 85-89(2023)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05392-8

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