Loop technique: dynamics of metal/melt equilibration

Summary I report here the experimental results on the dynamics of equilibration of silicate melts suspended from Ni loops of different diameters at 1400 °C and at constant oxygen fugacity. It is found that saturation of silicate melt of anorthite-diopside eutectic composition with Ni is reached during the first few hours because the nickel ions in the melt diffuse extremely rapidly. Fast convection usually results in relatively homogeneous Ni content throughout the sample for loops with diameters 3.2–4.0 mm. Hence, glass homogeneity with respect to an element of interest may not be sufficient evidence that metal/melt equilibrium is reached. It is demonstrated that central parts of Ni diffusion profiles in samples with diameter as low as 2.6 mm are also “flattened” by convection. Possible driving forces of convection in a loop sample are discussed.

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Zusammenfassung Die Loop-Technik: Dynamik der Metall/Schmelze ?quilibrierung Hier werden die experimentellen Ergebnisse zur ?quilibrierungs-Dynamik von Silikatschmelzen vorgelegt. Diese wurden bei konstanter Sauerstoff-Fugazit?t von Ni-loops verschiedener Durchmesser bei 1400 °C suspendiert. Es zeigt sich, dass Ni-S?ttigung von Silikatschmelzen von eutektischer Anorthit-Diopsid-Zusammensetzung schon w?hrend der ersten Stunden erreicht wird, da die Ni-Jonen ausserordentlich rasch in die Schmelze diffundieren. Rasche Konvektion führt zu relativ homogener Nickel-Verteilung in der Probe wenn loops mit 3.2–4.0 mm Durchmesser verwendet werden. Homogene Verteilung eines Elementes im Glas bedeutet nicht notwendigerweise, dass Gleichgewicht zwischen Metall und Schmelze erreicht wurde. Es wird gezeigt, dass zentrale Teile von Nickeldiffusions-Profilen in Proben von bis zu 2.6 mm Durchmesser auch durch Konvektion “abgeflacht” sein k?nnen. M?gliche Kr?fte die zur Konvektion in loop-Proben führen k?nnen werden diskutiert.

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Received November 8, 1999; revised version accepted July 15, 2000