冷热台在研究“氮在长石中的保留：对俯冲带氮迁移的启示”中的应用

作者：浙江大学地球科学学院——夏群科

来源：https://doi.org/10.1029/2021JB023347

       本文使用INSTEC HS1300G高温热台，搭配Nicolet iS50 FTIR光谱仪实现原位高温FTIR测量，用于研究铵在升高到1000℃下的行为，并揭示了在长石分解或熔融之前氮在长石中的保留。

       地球内部和外部之间的氮循环决定了大气的演变和地球的宜居性。然而，俯冲对深层氮循环的贡献仍然存在高度争议。含铵硅酸盐矿物是俯冲带的主要氮载体。俯冲带矿物中的氮保留决定了深地的俯冲氮通量。在这里，我们揭示了天然含铵长石在高温至1000°C和压力至19.99 GPa下的铵行为。随着温度和压力的增加，铵与硅酸盐骨架相互作用并形成氢键。在800℃、900℃和1000℃下，铵损失率分别为10−15、10−14和10−13，活化能为271±13 kJ/mol。长石中铵损失的活化能高于凤石。此外，铵态氮扩散率与长石中的氢相似，但比分子水慢得多，比K和Ar快。结果表明，在长石分解之前，大部分氮可以潜在地保留在长石结构中。考虑到长石可以沿着冷俯冲稳定到很深的深度，它可能是氮向地球深处输送的潜在载体。

INSTEC HS1300G 高温热台，窗口选用红外高透过率材质CaF2，搭配Nicolet iS50 FTIR光谱仪，实现原位高温FTIR测量，实现样品在连续变温条件下、超高温条件下的红外光谱图像测试。

      样品置于HS1500G 高温热台中，可在RT~1300℃范围内实现程序控温，温度速率0.5~200℃/min可调，温度分辨率0.1℃。高温热台外壳带有可供红外光透过的CaF2窗口，并带有气氛保护功能，可在腔室通入保护气，应用于原位高温FTIR测量。