Abstract

The chemical state and local environment of sulfur in basaltic glasses from the eastern Galapagos rift and quenched laboratory experiments have been investigated by synchrotron-radiation S K-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy, using an energy-selective fluorescence detector. We have also investigated sulfur in melts in the system 6NaAlSiO4–CaS–CaSO4 quenched from 1500°C and various reference compounds, using conventional fluorescence yield and total-electron yield (TEY) recording modes. The S K-edge XANES spectrum of CaS dissolved in Na-aluminosilicate glass is dominated by a broad singlet edge-feature near 2475 eV, consistent with isolated SCan coordination polyhedra in the melt, whereas that of quenched end-member CaSO4-bearing melt is similar to XANES spectra of crystalline sulfates. The linear correlation between relative XANES area and wt% content of sulfur has been used to estimate the content of sulfur in samples of lazurite (5.6–6.3 wt% by EPMA), scapolite-group minerals (0.4 wt%) and the basaltic glasses (0.04–0.15 wt%). The S K-edge XANES spectra of basaltic glasses synthesized under reducing (WM and IQF solid oxygen-buffer) conditions are dominated by a single broad absorption peak at 2470–2482 eV in combination with a weak peak or shoulder at 2470–2471 eV, and are reproduced by mixing XANES spectra of FeS and alkaline-earth monosulfides. The S K-edge XANES spectra for glasses from the eastern Galapagos rift are also dominated by S2−, but one TEY spectrum shows possible thiosulfate and another, trace sulfate.

Abstract

L’état chimique et le milieu structural du soufre dans les verres basaltiques provenant du rift oriental de Galapagos et ceux préparés par trempe au laboratoire ont été étudiés au moyen de l’absorption des rayons X en rayonnement synchrotron, plus spécifiquement la spectroscopie de la structure près du seuil K du soufre (spectres XANES), en utilisant un détecteur de fluorescence à dispersion d’énergie. Nous avons aussi étudié l’état du soufre dans la phase fondue du système 6NaAlSiO4–CaS–CaSO4 à 1500°C et de divers composés de référence, en utilisant le rendement conventionnel de la fluorescence et aussi le mode de rendement dû à la totalité des électrons (TEY). Le spectre XANES du seuil K du soufre dans un verre aluminosilicaté à Na contenant le CaS en solution montre une seule absorption floue près de 2475 eV, ce qui concorde avec la présence de polyèdres de coordinence isolés SCan dans le liquide, tandis que pour les échantillons de verre trempés contenant CaSO4, les spectres XANES ressemblent à ceux de sulfates cristallins. La corrélation linéaire entre l’aire relative de l’absorption dans le spectre XANES et la proportion de soufre (en %, par poids) a été utilisée pour estimer la teneur en soufre des échantillons de lazurite (5.6–6.3% selon les données de microsonde électronique), des minéraux du groupe de la scapolite (0.4%), et des verres basaltiques (0.04–0.15%). Les spectres XANES du seuil K du soufre des verres basaltiques synthétisés en milieu réducteur (tampons solides d’oxygène WM et IQF) contiennent surtout une seule absorption floue à 2470–2482 eV et aussi un faible pic satellite à 2470–2471 eV, et ils sont reproduits par mélange de spectres de FeS et de monosulfures alcalinoterreux. Le seuil K du soufre des verres provenant du rift oriental de Galapagos montre que le soufre est aussi surtout sous forme de S2−, mais un spectre TEY montre la présence possible de thiosulfate, et un autre, de sulfate, en traces.

(Traduit par la Rédaction)

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