热液条件下黄铜矿溶解铜同位素交换:350°C和50 MPa的实验约束( Chalcopyrite-dissolved Cu isotope exchange at hydrothermal conditions: Experimental constraints at 350°C and 50 MPa )

DD Syverson DM Borrok S Niebuhr WE Seyfried

本研究提供了代表高温大洋中脊热液环境的物理化学条件下黄铜矿与溶解铜之间铜同位素（Cu/Cu）分馏的实验数据。实验数据与Juan de Fuca海脊主努力场和灰烬热液场的高温流体和黄铜矿的化学和Cu同位素数据进行了比较。具体来说，在350°C和50 MPa酸性含氯流体中进行了三次长时间(>250-2500小时）黄铜矿重结晶实验。其中一个实验包含Fe同位素示踪剂，以量化反应进展和黄铜矿与溶解Fe之间的交换程度，这是Cu同位素交换的代理（Syverson et al.，2017)。溶解铁示踪表明，在长期实验期间，大约2500小时，黄铜矿和溶解金属之间的同位素交换迅速，而在大约1000小时内完全交换。实验测定的黄铜矿与溶解态Cu之间的δCu平衡分馏Δ65Cu[Cpy-Cuaq]=-0.22±0.16‰(1σ),其符号和大小与理论预测相当。通过对烟囱形成的黄铜矿和从主努力场和灰烬热液系统中取样的热液的δCu值的比较，表明热液的δCu值在理论和实验的Δ65Cu[Cpy-Cuaq]约束下处于一个（dis）平衡范围，这可能是由于控制Cu在海底传质的物理化学过程的变化引起的热液δCu值的时间波动所致。总体而言，小的Δ65Cu[Cpy-Cuaq]有效地使黄铜矿成为在整个MOR热液系统时间演化过程中端元热液δCu值变化的可靠记录者。

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