文摘
惰性气体经常探索为研究矿物中流体包裹体解开形成岩石的过程。在过去的几十年里,加热和破碎的两个主要方法申请惰性气体提取流体包裹体的超高真空(约109mBar)。矿物质的加热或散装岩石碎片导致惰性气体的释放流体包裹体和矿物或岩石矩阵,后者由于与温度有关的矿物脱水。破碎的矿物质只影响流体包裹体,并允许释放惰性气体在室温下的小贡献矿物矩阵。本文描述了不同ultravacuum破碎惰性气体从流体包裹体分析的技术。它检查每个破碎系统的技术细节和操作条件以及方法破碎之前准备样品。破碎系统有独特的设计在不同的实验室检查;它们包括单个或多个样本载荷和手册,磁或粉碎活塞的液压操作。由于少量的惰性气体释放,技术需要几毫克到几克的岩石材料实现测量的稳定的惰性气体同位素在单个流体包裹体。虽然理论上所有稳定的惰性气体同位素感兴趣的,不同的研究报告的元素和同位素千差万别、参考资料以及实验室相互比对缺乏。审查包括应用程序的起源在地幔岩浆岩石和地球化学过程,深度地壳流体的来源和化学成分和如何将这些贡献的形成矿物的经济利益,和古气候研究基于汪教授。
1。介绍
液体被困内夹杂物矿物质可以数百万到数十亿年和维护的记录流体成分(如卤素、惰性气体有限公司2,CH4H2O H2年代,和H2)和环境矿物成因的时候(例如,1])。这样的矿物流体包裹体包含的信息形成岩石过程通过时间和已应用于研究矿床的成因(2- - - - - -6],地幔动力学[7,8],外星的起源/特征岩石[9,10),表面处理(11],古气候重建[12- - - - - -18),深层地下水循环研究诸如巴黎盆地19,20.)或在加拿大的二叠纪结晶基底(21]。由于也越来越需要理解深层地下水系统,他们的起源和居留时间,以及地下水与矿物相互作用阶段随着时间的推移,越来越多的研究旨在描述其他水库的蓄水层的隔离程度(例如,油气生产),等应用有限公司2geosequestration [22),废物处理(23),或者跟踪深氢和碳循环(24]。
惰性气体封闭在岩石矿物提供重要的见解不同的进化阶段的矿物或岩石和地质过程,如在矿石/岩层,由于条件的性质、起源、演化历史以及年龄geofluids [25]。40基于“增大化现实”技术,39Ar年表行为广泛作为一个主要应用领域(例如,26,27])。主要的惰性气体同位素比值用于识别流体包裹体的起源在岩石材料的代表不同地矿研究领域(例如,“地壳岩石的研究,”“地幔岩石的研究,”“矿岩石的研究,”外星岩研究,”或“深海研究”)如图1。尤其是他同位素比值已经成功地使用在许多研究中,由于他的同位素被优先以可用的早期研究分析设置。结果,他同位素分类学是相对较好理解和描述了在许多研究[28- - - - - -30.]。惰性气体的组合分析和卤素的辐照样品已经成功地学习40基于“增大化现实”技术/39基于“增大化现实”技术的时代分类学(31日]。分析卤素(氯、溴、I)在流体包裹体也可以通过测量irradiation-produced稳定的惰性气体同位素。该方法是基于样本辐射和中子活化的卤素产生惰性气体同位素等38ArCl,80年KrBr,128年XeI或39柜作为代理同位素40基于“增大化现实”技术,39基于“增大化现实”技术的约会(32]。主要ultravacuum破碎方法是由Nupro阀式破碎机(螺旋式破碎系统)为惰性气体分析40基于“增大化现实”技术,39基于“增大化现实”技术的约会和往往是结合加热实验。中使用的不同的破碎系统总结了上述应用程序图2。
所有应用程序的基本矿物和岩石中惰性气体的调查是了解矿物流体包裹体的特点,及其地质背景和内的惰性气体扩散和矿物相之间发生。扩散在矿物质可能发生大的矿物颗粒,在快速通道(骨折),由Fickian沿着晶格扩散(33,34),在晶内缺陷如混乱(35]。不同的惰性气体表现出不同时间尺度的迁移通过不同途径由于惰性气体原子大小的区别。例如,40基于“增大化现实”技术已在橄榄石(ca扩散系数较低。 米2在673 - 1673°C / s (36])相比,3他(ca。 米2在553 - 893°C / s (37)由于更高的氩原子大小(基于“增大化现实”技术: -10年m原子大小(38])相比,氦(他: m原子大小(38])。
惰性气体的不同的扩散率可以用来描述不同的岩石和矿物的特性。例如,的造型4他孔隙水之间的扩散和石英被用来推断沉积岩层的渗透性具有优良的密封能力(39]。重研究了惰性气体如Ar和Xe理解最初的流体包裹体的成分(31日]。放射的比率(例如,4他)和原始(例如,3他)的惰性气体同位素可以进一步确定地幔的混合,地壳、大气、或太阳系endmembers流体包裹体。在这方面,Ne同位素已经申请澄清矿物和岩石的起源和演化40,41]。氩已被用于区分大气和地幔流体的起源以及获得年龄信息或卤素含量(30.),而Xe同位素模式应用于识别非常古老的液体从矿山几公里深(42]。
加热和机械破碎两种最常见的方法来提取流体包裹体的矿物颗粒的惰性气体分析。不太常见的提取是惰性气体通过激光烧蚀。加热相比,破碎效率低在打破所有流体包裹体(43]。加热整个岩石或矿物样品的样品结果的普遍应用,直到融化释放的气体从岩石/矿物矩阵。逐步提高温度可以用来释放不同的一代又一代的流体包裹体。一个详细的讨论提供了逐步破碎部分的性能4.3。然而,压测量的优点包括较低的空白(即。,lower background concentration) of the crushing apparatus, e.g., 10-100 times lower, and there are also less issues with in situ produced isotopes and adsorbed atmospheric gases [43,44]。热可以从硬沥青应用于释放流体包裹体研究氩同位素年龄估计(45]。加热技术的限制是,它可能导致惰性气体分馏和/或促进从矿物中惰性气体的扩散矩阵,因此复杂的分析。
几项研究结合破碎和加热比较矩阵的惰性气体成分和流体包裹体(7,32,46- - - - - -53]或扩散气体损失减小到最低限度的小颗粒,确保定量水萃取(15]。进一步,因为他,应该是主要的方法来提取主要的岩浆和就地生产和宇宙发生的他位于晶体矩阵(54]。不稳定的ca。800°C以上某些矿物,如白云石。因此,真空压碎优先对惰性气体加热提取流体包裹体的大多数应用程序(55]。
本文综述矿物破碎随后的惰性气体同位素分析技术和他们的特定的应用程序。评审关注机械粉碎在超高真空条件下。破碎方法检查包括磁压碎,活塞破碎和研磨/震动破碎。本文综述了整个岩石的破碎方法的惰性气体分析和独立矿物流体包裹体已经申请过去的五十年。与惰性气体释放方法的发展,数十年的应用程序启用了地球科学进步的惰性气体测量系统、高分辨率和高灵敏度等multicollector系统与自动探测器运动。我们总结样本描述并提供测量规范,已在不同的应用程序使用。
2。流体包裹体成因
流体包裹体被困在矿物的晶格,典型的异构组成,通常包括气体、液体和固体阶段(55]。从1纳米流体包裹体的大小不同56]几十几百微米,通常是不超过几毫米55]。根据晶体进化的阶段,三种不同类型的流体包裹体是区分(图3):(i)流体包裹体在进化过程中结晶融化(熔体包裹体),(2)被困在晶体生长的液体,和(3)流体沿着愈合断裂带被困在一个水晶(次生流体包裹体)((55,57])。期间主要夹杂物是一个术语用于夹杂物裹入和晶体生长的直接结果。第四个就是所谓的pseudo-secondary流体包裹体类型:这些可能发生在矿物颗粒矿物骨折源自变形过程治好了,包括液体呈现在愈合过程中谷物(55]。夹杂物被困在一种矿物的生长是最有可能代表期间存在的条件,矿产增长,而夹杂物被困在矿产增长可能会记录后,可能不同的条件。与主要夹杂物,次要的包含存在于液体基质晶体的成长一段时间后,可能是几百万年以后。
惰性气体进行流体包裹体研究发生在各种各样的矿物质,如橄榄石、辉石、角闪石、硫化物、或玄武岩眼镜;这些感兴趣的问题研究了地幔岩浆起源和贡献。地壳成分和起源的研究流体包裹体分析发现橄榄石、方解石、萤石、榴辉岩,刚玉,石英,或者整个岩石碎片(例如,58- - - - - -61年])。常见的矿物质与惰性气体分析相关流体包裹体等矿石研究ore-associated矿物石英、黄铁矿、方解石、萤石(例如,3,40,53,62年])。古气候集中研究依赖于稀有气体在洞穴岩石像石笋(例如,12,14,17])。陨石或月球岩石也使用惰性气体的流体包裹体研究,例如,调查古大气成分(例如,9,10])。
因此矿物或岩石的选择是基于类型的矿物地质环境的可用性研究,但选择也取决于惰性气体被困在矿物质。惰性气体可以滞留在流体包裹体的晶体生长过程中包裹体(或主要夹杂物)或愈合骨折(次生流体包裹体)。三个流程修改的原始组成的惰性气体流体包裹体postentrapment已经被描述31日]:(i)通过宇宙发生的生产在岩石暴露在地球表面,(2)生产的放射性衰变的惰性气体同位素天然U, Th, K,或(3)从postentrapment氦泄漏扩散。因此,推断在何时以及如何惰性气体被困在流体可以从分析流体包裹体的矿物分数包含一个类型或序贯分析(例如,多个破碎步骤)复杂的矿物质。关键过程导致惰性气体成分变化进一步讨论了基于分组从[31日]。
宇宙发生的岩石暴露在地球表面的生产是很重要的3他和21Ne在地面样品11,63年- - - - - -66年]。原则是基于宇宙ray-induced原位生产核素在岩石(及其流体包裹体)暴露在地球表面和被用来研究侵蚀的岩石(如,[11])。
自然产生的放射性衰变238年U和232年Th矿产生产4他,而40基于“增大化现实”技术生产的放射性衰变40K U、Th和K在矿石可以找到矩阵或在小杂质(31日]。较低的矿物U, Th和K内容如石英、方解石,橄榄石,或硫化物包含radiogenically可以忽略不计4他和40基于“增大化现实”技术(31日]。3他可以原位中子俘获李,例如,在结合Li-rich流体包裹体中子供应U-rich主机的岩石(67年]。这可以显著较低的流体包裹体,因为生产3他是非常小的,只有,例如,< 103他原子g1一个1在岩石流体包裹体包含ca。50 ppm李和10 ppm U (31日,67年]。
惰性气体泄漏并不少见在不规则地低的石英晶体/ Ar比率表明失去他(31日,68年,69年)或流体包裹体和岩石之间的年龄差异(70年]。重的惰性气体(Ne Ar, Kr和Xe)不扩散,而不太容易迷路后从流体包裹体诱捕([68年,69年])。许多的矿物质氦在地质时间尺度(107-10年9年(31日,33])密集的矿物质像黄铁矿和毒砂。这组矿物称为不透明的矿物质,使流体包裹体的研究标准显微镜困难。它一直辩称,没有高的岩相特征选择矿物质氦保留,在氦保留可能是衡量个人晶格错位交叉流体包裹体(31日]。然而,磁铁矿,萤石、白钨矿、闪锌矿、黄铜矿、自然金被认为是氦保留(69年,71年- - - - - -75年]。识别任何他损失的流体包裹体是通过分析所有可能的惰性气体和比较对地壳的同位素比例生产比率,大气比率,地幔比率,比率或太阳能系统。
3所示。矿物破碎方法
依赖于地矿或工业应用流体包裹体的调查,不同类型的破碎系统真空已经被使用。广泛的三种类型是有区别的:(i)(电)磁压碎,(ii)破碎铣/颤抖,和(3)活塞压碎(图4)。每种类型可以进一步细分根据压力强度、破碎程度的自动化,以及是否使用单个或多个破碎的容器。
3.1。磁压系统
3.1.1。手工会计系统
磁破碎系统的设置通常由一个不锈钢管(底部封闭),使样品管的底部;球棒或内管移动磁以手动方式粉碎样品。这些破碎系统配备有10厘米长管连接到测量线,用杵的重量500克粉碎样品50步骤(53]。一些系统使用一个3厘米深圆柱形不锈钢杯,放入破碎机覆盖着一个直径9毫米盘(76年]。
从汪软材料,如碳酸盐岩,岩石碎片碎与手动不锈钢球举起一块磁铁沿长苗条垂直压容器(14]。样品容器是直接连接到惰性气体质谱仪(MS)和样品制备行(图5)。
(一)
(b)
其他破碎系统包括3高真空度、非磁性管连接到一个惰性气体女士有能力粉碎连续3样本(77年]。一个金属球在每个管操作手动使用永久磁铁粉碎≤3 g样本逐步的方式。磁式破碎机也应用于其他机构(见表1)分析惰性气体在地幔岩石包括矿物橄榄石和辉石(78年,79年]。破碎系统允许应用程序的多个破碎步骤从50到几千积累粉碎步骤。矿物颗粒大小范围从0.5到1.5毫米石英、萤石、方解石、萤石2到3毫米,< olive-containing捕虏(表10毫米1)。
3.1.2。电磁系统
电磁真空破碎系统都使用了软、硬矿物和操作而完全连接到测量装置(表2)。它涉及移动镍螺栓上下一个圆柱状的破碎机容器在一个磁场。这个系统的例子可以发现在牛津大学的ca。2 g的样本材料被压电磁解除镍螺栓与可调频率(个人通信罗西琼斯博士,牛津大学)(图6)。
修改这个设置包括使用碳化钨活塞与镍指南(84年]。三个水冷式螺线管线圈磁场诱导附着在破碎机容器创建一个操作电流300安培ca。中风/分钟的活塞84年]。在开始实验之前,这对ca破碎机操作样本。30分钟(84年]。使用这个设备的修改(85年),包括可能单独的电磁线圈破碎设备从而允许连接众多破碎机运行多个粉碎实验。
另一个修改是由(47),用一个不锈钢电磁破碎机破碎棒的重量80克,压管20厘米高。
更多细节关于电磁破碎机的操作参数可以在找到86年]。他们的五个电脑控制螺线管操作依次解除磁压杆1中风/ 2秒的频率和能量释放的影响0.4焦耳/中风。每个破碎的时间周期和破碎步骤的数量可以调整实验的要求。粉碎步骤100 - 300中风是用于0.5 g的玄武岩样品([7])。多个破碎步骤也使用(87年最大化惰性气体的释放。
步骤的数量可以调整根据矿石类型,例如,碳酸盐序列的三个步骤15,300和+ 300中风而磷灰石15,500和+ 500中风88年]。第一步通常是应用于释放气体从较大的夹杂物可能是一个更大的部分大气气体;提供主要的提取而完成第二步是第三步。
破碎实验已经被激活的螺栓进行3 - 8分钟(ca。60滴/分钟)与样本数量不超过700毫克(54]。更高的样本数量被证明成为压实而破碎,呈现实验不可靠。这是由于破碎机的维数;更大的样本数量少会紧凑简单高效粉碎谷物的只有一部分的谷物可以粉碎破碎机的密闭空间。使用一个更小的样本提供了更多的空间来粉碎颗粒由于颗粒之间的更大空间。
3.2。铣削和震动破碎系统
几种离线应用高负压破碎系统已经开发多年来,通常基于破碎岩石或矿物样品的原则在密封玻璃(表3)。(使用的设计70年,95年)是基于钢辊轧机用3毫米直径的铁球或圆盘粉碎机。一般来说,玻璃安瓿瓶密封样本内和偷辊(6毫米的长度,直径4毫米)或由振动和旋转圆盘粉碎机粉碎样品(70年,96年)在20到30分钟(70年,97年]。
shaking-based系统需要一个不锈钢容器,挤压杆,和两个高真空度,全金属阀门。该系统是由震动单位为石英矿物颗粒(不到5分钟60]。矿物的碎片0.7到3.1 g可以产生破碎后晶粒尺寸为0.5到1毫米(60]。
3.3。Piston-Style粉碎系统
3.3.1。液压机系统
Piston-style破碎机是连接到一个液压机镇压在手动或自动模式(见表的总结研究4)。他们被应用于各种矿物质,包括橄榄石、黄铁矿,石英或沉积岩。牛津大学(图7和表4),该系统由一个不锈钢试样容器和2套碳化钨样品板进行处理1 g样本之间的每一对板(个人通信罗西琼斯博士,牛津大学)。破碎机是由手动10吨新闻(ca。1544条),并指出,8吨(ca 1235 bar)通常是足以摧毁大部分矿物质。破碎时,系统是永久地连接到测量单元。一个类似的实验装置是由(85年),使用压力700酒吧由手动泵。
破碎机系统报告(95年,98年,99年)都是相同的基本设计的变化,最大的差异(表适用的压力4)。例如,一个破碎机使用不锈钢的系统连接到一个自动液压机可调压力高达200酒吧(95年]。样品容器可以充满ca。1 g示例相似材料粒径0.5到2毫米,通过活塞与垂直压力应用。另一种破碎机使用单步系统与不锈钢碗在超高真空条件下,可以申请2000条压力(98年]。这种破碎系统能够同时处理六个样本(61年,One hundred.,101年]。(99年,102年)结合1厘米直径和长6到10厘米不锈钢取样器,液压活塞与外加压力高达200酒吧,和一个不锈钢板(AISI 316 LRN)放置在取样器。灵活的不锈钢管,加热到200°C和加热器胶带防止气体吸附和改善气体流动系统,连接与净化样品持有人。净化步骤被内置独立的公司2他的分数在玻璃取样器;他被困在玻璃取样器被转移到一个质谱仪测量。单步破碎设备使用水压机粉碎样品放置在一个铝架隔开一个铝板在报告的约138条压力103年,104年]。
只有少数自动液压机系统之一是由(115年]。自动化媒体运营与样品室,其中包括6不锈钢样品容器,每个都有自己的小锤(图8)。在任何给定的测量序列,一个样本容器作为空白样品。自动化系统是连接到一个活塞,可以移动通过转台的试样容器锤粉碎样品数量的0.4 - -0.7 g。根据矿物硬度、破碎步骤将改编,例如,使用300、500或800步。
3.3.2。螺旋式压碎机
手动驱动的螺旋式不锈钢破碎机与单个的样品室已经用于软硬岩石(9,11)(图9和表5)。这些系统使用一个活塞可旋转([9])或按下([11])粉碎样品。在[9),修改高真空度的破碎机有一组角阀(CF16法兰)和旋转系统内手动调整活塞上下。这允许控制破碎强度,尤其是柔软的样本。多个破碎步骤包括慢慢紧迫第一直到第一次出现裂缝,然后重复破碎,直到样品的断裂声已经停止(9]。破碎的第一步提供大部分的气体,即。,主要是那些居住在囊泡。气体从矩阵的贡献只有通过应用另一种方法,即利用有限公司2激光加热提取。
(一)
(b)
螺旋式压榨厂,粉碎的压力逐步的方式可以增加裂缝流体包裹体。一些螺旋式压榨厂有能力从底座中删除样本没有通风系统(图9)和附件的PYREX™试样容器,可以加载6样品(116年]。特殊合金用于活塞的前部W-T-Co合金,以避免开裂活塞的样品(117年]。
样本数量从0.4变化到0.7 g(使用9)1到1.5克(11]。ultravacuum活塞式破碎机的破碎效率是由一个圆柱体容器而不是使用波纹管;这样的样品1 g(2 - 3毫米的谷物)可以放置在一个不锈钢盘(118年- - - - - -120年]。
修改Nupro阀门®(图10和表5)是应用于几个破碎矿物的研究。(122年),例如,使用手动驱动破碎系统组成的样品室的底部的一部分Nupro阀门®,而包括手动驱动活塞上部。这种类型的破碎机的优点包括粉碎能力5样品连续不开系统(独立于矿物硬度),和更多的坩埚可以添加个人实验。岩石或矿物粉碎,从单个颗粒大小不同(例如,28])的样本容量1 g(例如,[3,4])。
4所示。破碎机的性能
破碎机的性能在很多方面可以表达。在这里,我们区分(1)破碎效率,(2)空白的水平和惰性气体吸附实验设备,(3)粉碎步骤的数量,以及(4)样品制备步骤。
比较前面讨论的特性不同的破碎机类型的表6。大部分的破碎机类型是直接连接到气体分离和测量系统(“在线”破碎机),而“离线”破碎系统操作与测量系统。“离线”系统首先收集气体容器如磁破碎机的不锈钢管,不锈钢器皿的摇晃破碎机,或铣破碎机与玻璃安瓿破碎机;随后,气体的容器释放到测量系统。
4.1。粉碎效率
从破碎实验中获得的惰性气体浓度等可能影响不同的样本操作进一步磨粒度降低由于碎样本,样本总量将在一起,而不是通过筛子,或者从大断裂时的惰性气体(例如,> 75μ(米)流体包裹体133年,137年]。
检查破碎效率,一些研究分析破碎后的粒度分布(表6)< 630 < 200之间的值μm汪[14),< 1500μm捕虏[87年),< 150μm为橄榄石(85年),< 149μm为黄铁矿(6]。其他人继续粉碎,直到没有明显的破碎声音可以听到为了达成最大程度的破碎(104年];另外,破碎实验可以多次申请提高效率(135年]。
破碎的效率测试通过扫描显微镜和计算机图像分析计算了体积分数是由(70年)之间的分数0.01和1毫米玻璃安瓿破碎机应用。其他大小贝克曼库尔特激光衍射分析仪用于分析破碎后的粒度分布(90年]。
使用不同数量的石英的破碎实验125年)不影响效率测试显示相同的分数(即。,60%)的谷物< 90μm。对比结果报告(54]:一个更大数量的样本导致低效率造成破碎机粉碎的细颗粒压实样例。不同破碎机的使用会影响效率,证明了(90年):他们¾piston-style破碎机(修改瓦里安真空阀)生产粗粉相比,磁式破碎机能够发挥更大的力量。
主要流体包裹体小于5μ米可能留在碎矿物当其规模超过的包容;因此,惰性气体在这种小型夹杂物可能代表名额不足的分析。注意,夹杂物可能有各种大小和形状,但一般,许多夹杂物样品中可能小于一微米(138年]。此外,在大多数样品,第二个包含更丰富的比主夹杂物(139年),重要的是,液体从次要夹杂物分布沿微裂隙被粉碎[容易提取140年]。这指向一个矿石破碎技术的局限性相对于其他技术,如供暖。尤其是那些破碎技术,产生非常大的晶粒尺寸(表6)导致低效率解放液体从主要夹杂物。
加热和破碎之间的选择还取决于是否目标主要或次要夹杂物。是主要和次要的流体包裹体有不同的大小分布,破碎和/或加热的方法有不同的截止将导致不同分数的大小主要与次要流体包裹体。与破碎、加热将提供不同研究之间结果更容易比较少因为它强烈区分不同大小,即。,一个总是相同的中小学夹杂物之间的混合。改善流体包裹体研究之间的相互比较,我们建议任何破碎研究报告至少一个最佳估计破碎后的粒度(最好是一个分布而不是一个简单的截止)。postcrushing粒度数据的一个例子是可以从[141年)表明,石英颗粒破碎10245杵滴导致6%的谷物< 1μ米,82%在4和1之间μm, 12%的谷物> 4μm。最小的谷物是大约50 nm大小。因为大多数的主要流体包裹体5 - 20μ米,破碎机有效提取的大多数流体包裹体与光学显微镜下可见。
4.2。空白的水平和吸附
空白的水平不仅指粉碎设备,还指的是空白的惰性气体质谱仪(表7和8)。事实上,吸附的气体释放破碎设备显示温度和与压力有关的吸附到组件的测量装置,空白的水平和影响可以影响移动惰性气体或活性气体的分析N2、有限公司2(即H2o .使用玻璃设备提取线的质谱仪为他分析不可靠;Pyrex®玻璃有更高的他空白相比,不锈钢,而柯伐®小玻璃有7倍他空白由扩散通过玻璃相比,Pyrex®玻璃(79年]。碎矿物吸附气体的能力被认为发生在玄武岩玻璃和石英表面的吸附(强到弱)N2< CH4< <公司有限公司2< H2O (142年],陨石和更强的吸附对重稀有气体导致分馏在低温下(143年]。
为了避免不必要的背景水平的反应气体,温柔的破碎是可以产生在钢铁破碎机尤其低甲烷背景水平,而玻璃破碎实验室允许吸附气体的检测的背景(121年]。吸附气体的背景也可以最小化在不锈钢破碎机及其油管通过烘烤破碎机组装80°C (116年因为气体解吸是提升在更高的温度下118年]。使用电磁破碎机,没有CO的吸附2或CH4操作时检测到一个空的设备(142年,143年]。
流体无杂质样品被用来确定积极的空格(43,69年]。使用无杂质石英导致误差±50%重复破碎实验,没有明显高于被动空白从气体积聚在提取和清理测量罗口破碎机(43,116年]。某些类型的破碎机已报告导致低的空白,如手动piston-style破碎机相比,手工磁压榨厂,由于改进的控制没有墙的破碎,因此软粉碎研磨(120年]。
比较电磁和有限piston-style破碎机已经发表一些见解关于他们的表现。(85年)描述了两种破碎机类型:他们的液压式破碎机使用3 g的样本平均粒度大于250μ米机械碎使用水压机的70 MPa。这导致大约50%的样本被压成粉末平均粒度小于150μm。电磁solenoid-type破碎机可以加载1 g的样本材料进入粉碎室;超过70%的样品粉碎成小于150μ在1000 - 2000中风。其他两种破碎方法之间的区别关注氦的空白的水平:这些都是 厘米3液压破碎机和STP 厘米3STP电磁破碎机。的分数惰性气体释放,似乎两个系统以类似的方式执行。电磁破碎机主要版本从microinclusions惰性气体,减少释放matrix-hosted惰性气体保留在固体阶段(144年]。同样,piston-style系统与单步破碎也最小化matrix-sited惰性气体的释放One hundred.]。一些真空破碎机可以产生非常好的谷物;例如,金刚石破碎,电磁破碎机可以产生非常细粒< 100海里,虽然有些大型谷物(5μ米)(145年]。
4.3。破碎的步数
应用多个破碎步骤增加气体释放的效率已经应用在一些研究对于大多数破碎机类型。初始碾压一般导致最高的惰性气体体积,与一般> 80%的氦气被发布的应用程序的一个电磁破碎设备(54]。尤其是逐步释放使逐步提取稀有气体和避免释放气体存储在矿物矩阵(78年,80年]。它一直辩称,提取进展从最大到最小的流体包裹体和密集的流体包裹体组合密度较低流体包裹体(80年]。相似的结论的能力逐步破碎的岩浆矿物质释放从两个不同的气藏,惰性气体。,primary (early release after ~0.5-~3 minutes) and secondary inclusions together with noble gases associated with the matrix (released after ~7–~13 minutes), can be found in [86年]。
的有效性40基于“增大化现实”技术/39基于“增大化现实”技术的逐步粉碎技术时代约会锡石和钨锰铁矿矿化作用是证明与同期相比K-rich莫斯科年龄所决定的40基于“增大化现实”技术/39基于“增大化现实”技术的激光逐步加热(141年]。流体包裹体在锡石和钨锰铁矿被逐步粉碎提取使用共有18个步骤,照顾杵滴的数量增加到每个连续的步骤获得氩水平有利于精确测量。氩发布模式的进步破碎透露三大类氩水库,类似于先前的结果(147年):(1)过度40Ar在次生流体包裹体通常沿着裂缝分布,因此更容易提取后的头几天粉碎步骤(步骤6日锡石和钨锰铁矿6 - 7步骤);(2)放射性物质的混合物,被困在小主流体包裹体和大气氩氩在最后发布的破碎机破碎步骤。第三种类型包含中小水库的混合物。重要的是,所有的锡石和钨锰铁矿样品日期逐步破碎方法导致了协议等时线年龄与莫斯科样本来自激光逐步加热。(141年]表明,先进破碎技术适用于直接确定几个矿石矿物的矿化年龄,包括锡石、钨锰铁矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿,但条件是他们包含足够的主要流体包裹体与充足的钾浓度(或盐度)。
在[148年),气体释放序列样本逐步破碎的花岗岩和云英岩(高度改变了花岗质岩石)进一步细化通过引入六组气藏,这里要求根据增加破碎步骤:(1)过剩的微裂隙40Ar和极低量的钾,(2)二级过剩的夹杂物40基于“增大化现实”技术的分布式沿微裂隙愈合适合推导逆等时线的线的典型postmineralisation活动,(3)从次要和初级夹杂物,混合物(4)隔离,微米大小主要夹杂物适合推出一个逆等时线年龄约会的主要矿化,(5)混合物从中学和初级夹杂物代表气体从液体和固体混合线,和(6)微-纳米级固体矿物发布的延长破碎。(149年)评论说,并不是所有的组织必然会注意到以上任何特定的示例。的40基于“增大化现实”技术/39基于“增大化现实”技术进步的破碎方法导致主要包含等时线年龄同意云母年龄从激光加热和锡石步U-Pb年龄使用激光ablation-inductively耦合等离子体质谱法。这表明先进破碎技术结合影音收藏家惰性气体的质谱40基于“增大化现实”技术/39基于“增大化现实”技术是一种有效的方法,推导出热液成矿年龄最新的地质事件与K-bearing液体。
4.4。样品制备在破碎
样品制备的惰性气体提取流体包裹体的类型取决于地质材料,需要调查:矿脉,火山岩或沉积地层。第一步包括粗破碎矿物岩石标本其次是人工挑选的双目显微镜下(例如,53,62年,76年,120年])。在显微镜下矿物选择之前,粉碎材料渗的粒径分数([0.5 - 2毫米53,76年])或> 315μ米(59]。什么选择取决于矿物流体包裹体的类型感兴趣的;例如,橄榄石被选中的大型流体包裹体是已知的含有大量的他(28]。
各种化学处理存在删除不需要的化合物从矿物表面。例如,石英碎屑淋溶与盐酸在80°C 4 - 5小时,其次是三个高频/ HNO浸出步骤3在80°C 5 - 10小时在一个超声波浴蚀刻几微米的石英表面11]。大晶分离的火山岩刚玉、钛磁铁矿辉石岩,二辉橄榄岩,wehrlite清洗HNO为5%3超声为删除后20分钟喷发放射产生的组件,然后用蒸馏水冲洗和干燥103年]。橄榄石、角闪石和整个岩石分离淋溶与7%高频10分钟,用蒸馏水洗净94年]。
在矿物表面的一些不必要的化合物包括大气气体。解吸的化合物可能需要蒸馏水和有机溶剂如丙酮([3,7,62年,90年,120年]),酒精132年)、乙醇([58,94年),或者甲醇超声波浴。
删除不需要的化合物从矿物表面也可以通过加热样品在破碎机容器加载时,也在这段时间里,气体吸附到破碎机设备的内部也会被删除。加热温度和持续时间不同:70°C至少8小时石笋[14),100°C为闪锌矿(24小时133年),100°C为8小时新鲜火山玻璃芯片(120年),150°C的黄铜矿、斑铜矿和方铅矿133年),150°C为玄武岩(24小时7),ca。200°C为蛇纹石和绿泥石(48小时149年]。
5。示例方法研究
方法研究涉及的详细调查在不同的岩石或矿物流体包裹体,或者他们比较惰性气体释放压碎或加热,目的是评估的真空破碎质量不同的矿物类型。手动piston-style破碎机与手动液压机系统(部分)是应用在一些研究中,而其他研究使用手动罗口破碎机,磁式破碎机或电磁破碎机。简要讨论了方法研究的例子。
显著改善在氦分析可以获得通过应用双收集器系统和两个接入破碎机系统(85年]。合并后的系统包括液压按压式破碎机和螺线管式破碎机系统连接到一个高真空加热系统。所有系统显示低他空白和合适的天然惰性气体浓度较低的样本或总气体量。
延长破碎效果的有效性和准确性的氦浓度和同位素比值是岩浆结晶受到了电磁破碎机([86年])。长时间破碎了两个指数发布与两个截然不同的气藏。气体从第一个水库被释放在第一次0.5到3分钟的破碎,在随后的7 - 13分钟与气体的二次他水库。因为延长破碎导致可能的释放他同时从主服务器和备用夹杂物或matrix-stored他,只有最初的短期粉碎步骤应该考虑避免这样的混合。
调查irradiation-produced惰性气体同位素在方柱石和热液石英,两种破碎机类型,Nupro阀压碎机,液压机,比较(例如,27])。发布方柱石ca。irradiation-produced的4%38基于“增大化现实”技术Cl对石英公布的98%相比。基于“增大化现实”技术被发现在Kr优先释放,Xe被认为是存储在矿物晶格;高达88%的lattice-hosted惰性气体被释放,延长破碎。获取Br / Cl, I / Cl和40基于“增大化现实”技术/39Ar年龄系统学、粉碎时间被发现是一种有效的方法27]。
paleocrustal液体之间的关系和当代地下水研究基于惰性气体的比率40基于“增大化现实”技术/36基于“增大化现实”技术,3他/4他,40基于“增大化现实”技术/4北奔宁山脉的他在石英、萤石矿石场(英国)69年]。结果表明流体包裹体的特征和部分未饱和空气水模式大气气体在大气条件下沉淀的矿物质。北奔宁山脉的矿物矿石领域被确定为他基于地壳3他/4他比率,而地壳放射产生的40基于“增大化现实”技术导致高架40基于“增大化现实”技术/36基于“增大化现实”技术的比率高于大气。5把应用于橄榄石的时候,主要的释放4他和40Ar发生在第一个粉碎,然后进一步降低粉碎步骤。与此同时,增加40基于“增大化现实”技术/36基于“增大化现实”技术的比例与每个粉碎步骤解释为大气氩的贡献二级夹杂物。
最后,尽管惰性气体的摘要的特点在不同的层地壳和地幔会非常有趣,这是超出了当前的破碎技术审查的范围。注意,总结不同岩石类型的惰性气体同位素地幔或地壳来源的数据1和2。读者可能会发现更多的信息在地幔和地壳岩石中惰性气体同位素模式(150年- - - - - -152年]。
6。摘要和结论
综述破碎技术确定超高真空破碎系统的三种主要方法:磁破碎机,摇动或milling-type破碎机,活塞式破碎机。几个修改这三个破碎机类型被报道和自动处理,涉及多个压容器的使用,和可调节压力的能力。Piston-style破碎机被证明适用于大多数(如果不是全部的话)地矿研究综述,在磁压榨厂主要用于地壳岩石地幔为目的的研究。广泛的惰性气体同位素分析了矿物粉碎后,与同位素的选择不是破碎技术的限制,而是根据手头的研究问题和可用的分析测量技术。破碎技术审查被用于广泛的地矿应用程序,包括矿石的特征演变,mantle-crustal识别、古气候估计,表面和侵蚀过程,描述和识别外星岩石或液体在地壳深处。
所有破碎技术审查的一个重要的限制是无法单独从夹杂物在矿物杂质嵌入裂缝填满矩阵。例如,破碎的石英颗粒通常释放惰性气体从流体包裹体不同的一代(熔体夹杂物,中小学夹杂物)和一个小程度上的矩阵。除非一个人可以独立,任何矿物/摇滚年代测定将基于这三个来源的惰性气体的混合物。
综述表明,缺乏技术细节的粉碎条件实验前后对比参考系统。因此相互比较的结果是困难的,因为几乎每个实验室都有一个独特的方法来进行破碎实验涉及特定的修改导致定制的破碎系统。关键建议未来的研究(1)进行实验室相互比较研究来评估可比的数据是如何使用不同的破碎机类型,(2)探讨选择性测量较大和较小的流体包裹体影响的结果,这是特别重要的破碎为最小的流体包裹体通常不碎。
数据可用性
可以从这个链接获得数据https://data.csiro.au/collection/csiro%3A58349v1。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突这个提交。
确认
这项研究是由环境CSIRO的业务单元,澳大利亚国家科学机构。开放获取资金2023 CSIRO启用和组织。