Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xác định thực nghiệm các hệ số khuếch tán cation trong garnet aluminosilicate
Tóm tắt
Dữ liệu từ các hồ sơ khuếch tán được gây ra một cách thực nghiệm ở áp suất khoảng 40 Kbar, trong khoảng 1.300–1.500° C trong các cặp spessartine-almandine và cặp pyrope-almandine ở khoảng 40 Kbar, 1.440° C, được mô tả trong Phần I, đã được sử dụng để suy ra các hệ số khuếch tán chất đánh dấu (D
*) của Fe, Mn và Mg trong garnet. Dữ liệu thực nghiệm đã được điều chỉnh bằng các mô phỏng số mô hình hóa khuếch tán đa thành phần phụ thuộc vào thành phần, bao gồm cả ảnh hưởng của sự trộn lẫn nhiệt động không lý tưởng. Các mô phỏng sử dụng hình thức của nhiệt động học không hồi phục và một kỹ thuật vector riêng để giải. Chúng tôi đã có thể điều chỉnh các hồ sơ không đối xứng spessartine-almandine bằng cách sử dụng D
* không đổi và hoặc mô hình Darken/Hartley-Crank hoặc Manning-Lasaga liên quan D
* và các hệ số khuếch tán liên hợp, và cả hai mô hình đều đưa ra D
Mg
*
nhất quán với phép đo trực tiếp D
Mg
*
của Cygan và Lasaga (1985) ở nhiệt độ thấp hơn (750–900° C). Kết quả (phương trình 4.1–4.3 và Bảng 1) chỉ ra rằng D
Fe
*
≅D
Mg
*
Q
Mn, trong đó Q là năng lượng hoạt hóa. Ngược lại, sự không đối xứng của các hồ sơ pyrope-almandine là quá lớn để điều chỉnh với bất kỳ mô hình đánh dấu nào giả định D
* không đổi và cho thấy rằng D
Mg
*
tương tự như giá trị của nó trong các cặp spessartine-almandine nhưng D
Fe
*
kém hơn một bậc độ lớn. Việc điều chỉnh cũng gợi ý rằng D
Ca
*
< D
Fe
*
Từ khóa
#khuếch tán cation #garnet #nhiệt động học #hệ số khuếch tán #trao đổi ionTài liệu tham khảo
Anderson DE (1981) Diffusion in electrolyte mixtures. In: Lasaga AC, Kirkpatrick RJ (eds.) Rev Mineralogy, 8:211–260
Crank J (1975) The Mathematics of Diffusion, Oxford, London (2nd ed)
Cygan RT, Lasaga AC (1985) Self-diffusion of magnesium in garnet at 750–900° C. Am J Sci (in press)
Darken LS (1948) Diffusion, mobility, and their interrelation through free energy in binary metallic systems. Trans AIME, 175
de Groot SR, Mazur A (1962) Non-Equilibrium Thermodynamics. North-Holland, Amsterdam
Elphick S, Ganguly J, Loomis TP (1985) Experimental determination of cation diffusivities in aluminosilicate garnets: I. Experimental methods and interdiffusion data. Contrib Mineral Petrol 90:36–44
Freer R (1079) An experimental measurement of cation diffusion in almandine garnet. Nature 280:220–222
Ganguly J, Kennedy GC (1974) The energetics of natural garnet solid solution I. Mixing of the aluminosilicate end-members. Contrib Mineralogy Petrology 48:137–148
Ganguly J Saxena S (1984) Mixing properties of aluminosilicate garnets: constraints from natural and experimental data, and application to geothermo-barometry. Am Mineral 69:88–97
Hartley GS, Crank J (1949) Some fundamental definitions and concepts in diffusion processes. Trans Faraday Soc 45:801–818
Johnson PA, Babb AL (1956) Self-diffusion in liquids, I. Concentration dependence in ideal and non-ideal binary solutions. J Chem Phys 60:14–19
Lasaga AC, (1979) Multicomponent exchange and diffusion in silicates. Geochim Cosmochim Acta 43:455–469
Loomis TP (1978a) Multicomponent diffusion in garnet: I. Formulation of isothermal models. Am J Sci 278:1099–1117
Loomis TP (1978b) Multicomponent diffusion in garnet: II. Comparison of models with natural data. Am J Sci 278:1119–1137
Manning JR (1968) Diffusion kinetics for atoms in crystals. Van Nostrand: Princeton Toronto London Melbourne
Misener DJ (1974) Cationic diffusion in olivine to 1,400° C and 35 Kbar. In: Hoffman AW, Giletti BJ, Yoder HS Jr, Yund RA (eds) Geochemical Transport and Kinetics. Carnegie Inst Washington Publication 634, pp 117–129
Morioka M (1983) Cation diffusion in olivine — III. Mn2SiO4 system. Geochim Cosmochim Acta 47:2275–2279
Onsager L (1931) Reciprocal relations in irreversible processes. Physical Review, I: 37:405–426; II: 38:2265–2279
Shannon RD, Prewitt CT (1969) Effective ionic radii in oxides and fluorides. Acta Cryst B25:925–946
Vignes A, Badia M (1971) Interdiffusion and kirkendall shift in binary alloys: Test of the Manning theory and influence of the diffusion induced structural defects on the interdiffusion coefficient and the Kirkendall shift. In: Sherwood JN, Chadwick AV, Muir WM, Swinton FL (eds) Diffusion Processes 1:275–302, Gordon and Beach London New York Paris
Wood BJ, Kleppa OJ (1981) Thermochemistry of forsterite-fayalite olivine solutions. Geochim Cosmochim Acta 45:529–534