science >> Wetenschap >  >> Natuur

Mechanisme en evolutieproces van superkritische vloeistof

Figuur 1. Verschijnselen waargenomen tijdens koeling en ontmenging van superkritische vloeistof met verschillende silicaat tot H2O-massaverhoudingen (S/H). (a–d) S/H = 0,53, nucleatie van silicaatsmeltdruppels gevolgd door onafhankelijke groei. (e–h) S/H = 0,57, spinodale ontleding met homogeen gedispergeerde silicaatsmeltdruppels gevolgd door coalescentie. (i–p) S/H = 0,68, spinodale ontbinding en ontwikkeling van een silicaatsmeltnetwerk, later uiteengevallen in smeltdruppels. (q–t) S/H = 1,69, spinodale ontleding met grote hoeveelheden silicaatsmelt en waterige vloeistof. Krediet:DOI:10.7185/geochemlet.2119

Vloeistoffen zijn als het "bloed" in de vaste aarde, speelt een belangrijke rol bij het transport van materie en energie. Door het samenstellingsverschil gesteenten die voornamelijk uit silicaat en gewone vloeistoffen bestaan, hebben een typisch lage mengbaarheid.

Onder de hoge temperatuur- en drukomstandigheden diep in de aarde, silicaat en vloeistoffen kunnen volledig worden gemengd, het smeden van een superkritische geologische vloeistof met de samenstelling "dikker" dan magmatische smelten en "dunner" dan waterige vloeistoffen. Echter, er moet nog veel worden gedaan om het evolutieproces van superkritische vloeistof te onthullen vanwege de moeilijkheden bij het experimenteren.

In een studie gepubliceerd in Geochemische perspectieven Brieven , een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Ni Huaiwei van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen vond het mechanisme en het ontmengingsproces van superkritische vloeistof.

Het team van prof. Ni observeerde het fasescheidingsproces van het silicaat-watersysteem met de verlaging van temperatuur en druk.

Het experiment toonde aan dat naast het reguliere nucleatie-groeimechanisme, superkritische vloeistof kan worden gescheiden door spinodale ontbinding. Vanwege het verschil in dynamische eigenschappen tussen silicaat en water, de silicaatsamenstelling met een lage relaxatie zou de elastische spanning kunnen ondersteunen en een netwerk van silicaatsmelten in de vloeistoffen kunnen vormen. Maar toen de temperatuur verder daalde, de grensvlakspanning steeds groter, leiden tot het uiteenvallen van smeltnetwerken.

Dit soort smeltnetwerk kan het gelijktijdig opvangen van silicaatsmelten en waterige vloeistoffen met verschillende verhoudingen vergemakkelijken wanneer minerale kristallisaties kristalliseren. In de tussentijd, de spinodale ontleding van het integrale ontledingsmechanisme zal aanzienlijk bijdragen aan de efficiëntie van de smelt-vloeistoffasescheiding, die belangrijke implicaties kunnen hebben voor de vorming van magmatische hydrothermale afzettingen.

Deze studie rapporteerde voor het eerst de spinodale ontleding van superkritische vloeistof en de vorming van een magmatisch netwerk.