温度、浓度对流体中氟钛络合物水解的影响:对深部地质过程中钛元素活动的制约

• 作者: 丁兴 何俊杰 傅斌 孙卫东 王玉荣
• 来源期刊: 岩石学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 氟钛络合物 水解 俯冲带流体 钛活动 氟钛酸钾
• 年，卷（期）: 2015,（3）
• 页码范围: 802-810
• 分类号: P595
• 语种: 中文

摘要

Ti是自然界中丰度最高的高场强元素(HFSE),其主要赋存矿物——金红石的溶解度决定了俯冲带HFSE的活动与循环.而富氟流体被认为是影响Ti等HFSE能否活化、迁移的重要因素.本文对不同浓度的氟钛络合物(K2TiF6)在100MPa压力和200～ 500℃温度下的稳定性进行了研究,结果显示其在热液条件下发生显著水解,水解程度与温度和初始浓度密切相关,即温度越高、初始浓度越低,则水解程度越剧烈.对实验数据进行拟合,首次获得了K2TiF6的表观水解常数与温度的关系式:-lnK=(8972±788)/T-(4.16428±1.40362),其中获得的热力学参数为:ΔrH(O)=74.59±6.55kJ/mol,ΔrS(O) =34.62±11.67J/(mol·K).同时,运用上述获得的关系式将温度推广到俯冲带条件,计算了金红石溶解度和流体中Ti的最大迁移量之间的关系.结果显示,当金红石的溶解度大于1000μg/mL时,富F流体能有效迁移的Ti大于1μg/mL;随着金红石溶解度的增加,Ti的有效迁移百分比也逐渐增大,但俯冲流体中Ti的最大迁移量可能不超过6700μg/mL,比之前的预计要低得多.本文的研究证实了富F流体能最大程度活化并迁移Ti等HFSE.其中,对于岩浆-热液体系而言,F主要通过在岩浆中预富集,然后再大量分配进入晚期流体中而形成富F流体;对于俯冲带而言,多硅白云母的脱水或热解是形成富F流体/超临界流体的有效途径.