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　　近日，深海極端環(huán)境模擬研究實(shí)驗(yàn)室周義明研究員與博士畢業(yè)生方京在《American Mineralogist》上發(fā)表了題為“Redox control and measurement in low-temperature (<450℃) hydrothermal experiments”的文章。該研究開發(fā)了低溫?zé)嵋簩?shí)驗(yàn)氧逸度緩沖和測量方法，將傳統(tǒng)氧逸度緩沖技術(shù)的溫度下限從450℃擴(kuò)展至200℃。 

　　傳統(tǒng)氧逸度緩沖技術(shù)只適用于450℃以上的實(shí)驗(yàn)研究工作。因?yàn)樵谳^低溫條件下（＜450℃），H₂在貴金屬半透膜（Pt，AgPd合金）中的擴(kuò)散速率非常低，很難在合理的實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)H₂的擴(kuò)散平衡。這導(dǎo)致一些在較低溫度條件下受氧化還原條件制約的地球化學(xué)過程無法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展精確的實(shí)驗(yàn)地球化學(xué)限定。 

　　本研究定量測定了熔融毛細(xì)硅管在200-350℃條件下對H₂的擴(kuò)散性質(zhì)，結(jié)果表明，即使在低溫（<450℃）條件下H₂仍可以快速地對熔融毛細(xì)硅管實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散平衡，且平衡后熔融毛細(xì)硅管內(nèi)H₂的壓力和實(shí)驗(yàn)環(huán)境中H₂壓力一致，說明熔融毛細(xì)硅管是合適的低溫氫半透膜。隨后，論文將熔融毛細(xì)硅管制成氫逸度感應(yīng)腔，測定了Ni-NiO和Co-CoO氧逸度緩沖對在100 MPa, 300-400℃條件下的氫逸度和氧逸度值，測定結(jié)果表明：Ni-NiO和Co-CoO緩沖對在實(shí)驗(yàn)條件下12小時(shí)即可實(shí)現(xiàn)平衡，且測定的氧逸度值與據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫計(jì)算的值和據(jù)前人測定的高溫條件下氧逸度-溫度關(guān)系式反算的值十分接近。

　　圖1 低溫(<450℃)熱液實(shí)驗(yàn)氧逸度緩沖和測量實(shí)驗(yàn)裝置圖

　　論文信息：  

　　Jing Fang and I-Ming Chou. 2021. Redox control and measurement in low-temperature (<450℃) hydrothermal experiments. American Mineralogist, Volume 106, pages 1333–1340, 2021.