Application of IR and Raman spectroscopy for the determination of the role of oxygen fugacity in the formation of N–С–О–Н molecules and complexes in the iron-bearing silicate melts at high pressures


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Large-scale melting of the Earth’s early mantle under the effect of global impact processes was accompanied by the generation of volatiles, which concentration was mainly controlled by the interaction of main N, C, O, and H gas-forming elements with silicate and metallic melts at low oxygen fugacity (fO2), which predominated during metallic segregation and self-oxidation of magma ocean. The paper considers the application of Raman and IR (infrared) Fourier spectroscopy for revealing the mechanisms of simultaneous dissolution and relative contents of N, C, O, and H in glasses, which represent the quench products of reduced model FeO–Na2O–Al2O3–SiO2 melts after experiments at 4 GPa, 1550°C, and fO2 1.5–3 orders of magnitude below the oxygen fugacity of the iron—wustite buffer equilibrium (fO2(IW)). Such fO2 values correspond to those inferred for the origin and evolution of magma ocean. It was established that the silicate melt contains complexes with N–H bonds (NH3, NH2+, NH2-), N2, H2, and CH4 molecules, as well as oxidized hydrogen species (OH hydroxyl and molecular water H2O). Spectral characteristics of the glasses indicate significant influence of fO2 on the N–C–O–H proportion in the melt. They are expressed in a sharp decrease of NH2+, NH2-(O–NH2), OH, H2O, and CH4 and simultaneous increase of NH2-(≡Si–NH2) and NH3 with decreasing fO2. As a result, NH3 molecules become the dominant nitrogen compounds among N–C–H components in the melt at fO2 two orders of magnitude below fO2(IW), whereas molecular СН4 prevails at higher fO2. The noteworthy feature of the redox reactions in the melt is stability of the ОН groups and molecular water, in spite of the sufficiently low fO2. Our study shows that the composition of reduced magmatic gases transferred to the planet surface has been significantly modified under conditions of self-oxidation of mantle and magma ocean.

Об авторах

A. Kadik

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Автор, ответственный за переписку.
Email: kadik@geokhi.ru
Россия, ul. Kosygina 19, Moscow, 119991

V. Koltashev

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry; Research Center of Fiber Optics

Email: kadik@geokhi.ru
Россия, ul. Kosygina 19, Moscow, 119991; ul. Vavilova 38, Moscow, 119333

E. Kryukova

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry; Research Center of Fiber Optics

Email: kadik@geokhi.ru
Россия, ul. Kosygina 19, Moscow, 119991; ul. Vavilova 38, Moscow, 119333

T. Tsekhonya

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Email: kadik@geokhi.ru
Россия, ul. Kosygina 19, Moscow, 119991

V. Plotnichenko

Research Center of Fiber Optics

Email: kadik@geokhi.ru
Россия, ul. Vavilova 38, Moscow, 119333

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2016

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».