请帮助理解氧化还原缓冲区

Question

我正试图对岩石学中氧化还原缓冲液的工作原理，特别是氧逸度如何影响矿物结晶，有一个更牢固的概念理解。

虽然我理解这些概念背后的数学和热力学原理，但我不明白氧气等元素分压(逸度)的变化如何影响矿物结晶。

Answer 1

首先让我说氧化还原缓冲是一个虚构的东西。所有这些QFM(实际上是FMQ)或NNO或其他缩写在自然界中是不存在的。它们是作为一种在实验中“欺骗”以获得所需的Fe(II)/Fe(III)比率的方法而开发的，后来被扩展到更多的用途。高温高压实验对氢是可渗透的:它只是穿过实验舱。根据扩散的方向，它可以氧化或减少胶囊的含量，改变所需的Fe(II)/Fe(III)的比例。缓冲“力”一定的氧逸度。在现实中，氧化还原(或不)被各种我们甚至不知道存在的反应所缓冲。

一种元素的分压(逸度)，如氧

在地球的深处，没有自由的O₂气相，所以说分压已经没有意义了。但氧逸度控制了涉及电子转移的反应(即缓冲)。

氧逸度如何影响矿物结晶

一般来说，更高的氧逸度意味着更高的铁比例^{3 +}对菲^{2 +}．在熔体中尤其如此。所以熔体中有大量的Fe^{3 +}会使磁铁矿结晶(例如)，而含有少量铁的还原熔体^{3 +}不会。这是拉斑玄武岩与钙碱性玄武岩分化趋势的差异之一。钙碱性熔体被氧化了，所以它们较早地使磁铁矿结晶。因此，它们永远达不到高铁含量。拉斑玄武岩熔体重新还原，磁铁矿直到很晚才结晶，因此它们有可能达到高铁含量。

这对硫也很重要。火山会这样喷发吗₂或H₂年代?这完全取决于系统的氧逸度。

我还要加上大量的铁元素^{3 +}和菲^{2 +}不能直接告诉你岩石在哪里被氧化或不被氧化(关于氧逸度)。例如，一块含有1%赤铁矿、98%顽火辉石和1%磁铁矿的岩石将含有更多的大块铁^{2 +}比含有50%磁铁矿，49%石英和1%铁榴石的岩石还要多。但是，前者在HM缓冲区，而后者在FMQ缓冲区(减小)。

我强烈推荐你阅读这篇文章(最好多读几遍):

弗罗斯特，b.r.(1991)。氧逸度介绍及其岩石学的重要性矿物地球化学进展25:1-10。