氢扩散分馏橄榄石

该研究提供的橄榄石样品及扩散数据，为评估地幔熔体包裹体氢同位素记录的可靠性提供关键实验约束。

张玉祥 · Gaetani, Glenn A. · Pamukcu, Ayla S. · Monteleone, Brian D. · Saper, Lee M.

Earth and Planetary Science Letters 2024

参数信息

包裹体H2O含量增幅

4 wt.%

H+晶格扩散系数

10–11.2±0.2 m2/s

技术优势

快速水合

贫水包裹体在1200 °C、300 MPa下与水接触24小时内，H2O含量升至约4 wt.%，证明橄榄石中H+迁移非常高效，可在短时间尺度内改造包裹体水含量。

同位素先轻后重

水合过程中氢同位素先变轻（D/H降低），随后因最终必须与外部流体平衡而变重，形成与H2O浓度的非线性关系，解释了某些天然样品中异常轻的氢同位素可能是水合改造产物。

扩散系数精确

基于球形扩散模型与实验数据，得到1200 °C下H+晶格扩散系数为10–11.2±0.2 m2/s，与扩散计算吻合良好，可用于定量模拟不同条件下包裹体水合程度。

应用场景

• 地幔地球化学：用扩散分馏实验约束地幔源区氢同位素解释中的水合改造可能。
• 流体包裹体研究：提供水合过程中H2O、CO2、S等挥发分协同演化的实验标尺。
• 高温扩散实验：给出的H+晶格扩散系数可作为高温扩散模拟的关键输入参数。
• 岩浆挥发分：揭示熔体包裹体中水、碳、硫在压力与氧逸度变化下的再分配行为。