Fe-P体系的相图及其对月核磷含量的约束

摘要

天体化学证据及高温高压实验结果都表明,宇宙中的亲铁元素在类地天体等行星的形成过程中会伴随核幔的分异,富集在铁镍合金中并被带入行星的核部.磷元素是一种中等的亲铁元素,其在金属相和硅酸盐熔体之间的分配系数已有广泛研究(尹远等,2018).高温高压实验发现磷在月球核幔分异的环境条件下,其分配系数可以高达200(Steenstra等,2015),这说明整个月球的磷可能有相当部分的质量赋存于月核之中.铁可能是月核主要组成物质.本研究在压力为3GPa，温度高达1600°C的条件下，研究了铁磷二元体系((0-35wt.% P)的相图。实验结果表明:在固相铁和液相铁中，磷的最大溶解度分别为3.0wt.%和10.4wt.% 。结果表明整个月核中的磷丰度应该小于0.3wt.%。所以在月球拥有液态外核及固态内核的情况下，其磷含量可能分别是(0.51±0.01)wt.%和((0.09±0.01)wt.% 。