岩石部分熔融实验前样品烘干温度和时间对实验结果的影响

高温高压下岩石部分熔融实验是模拟地球内部岩浆和岩石成因最常用的实验方法.但国内用岩石部分熔融实验进行这一类的研究并不多见.用天然块状岩石或岩石粉末的部分熔融无水实验,一般需在实验前将样品烘干处理.在前人的实验中,实验前样品烘干的温度和时间各不相同.Dunn(1994)在进行角闪岩相变质玄武岩的部分熔融实验时,样品在110℃下烘干时间超过2 h.     

地壳岩石的失水熔融实验

以岩石粉末试样的熔融实验为基础的 Ｑ Ａｂ Ｏｒ Ａｎ Ｈ２ Ｏ 体系的相关系表明,地壳岩石的熔融作用遵循矿物相消失所制约的固 液相平衡规律。然而,地壳岩石块状样品开放体系的熔融作用,其熔融机制、矿物相转变、初熔液相成分、残余固相等方面,均与地壳岩石封闭体系的熔融作用有很大差别。石英闪长岩开放体系的熔融实验表明,岩石的熔融首先从含水矿物的脱水熔融开始,从而熔体成分由基性逐渐转变为中酸性,残余固相趋于超酸性。这一实验结果对大陆地区岩浆起源和深部地壳物质组成的研究可能有新的启示。     

温度与差应力对岩石熔融程度的等效关系——以角闪变粒岩为例

为了探讨差应力和温度与岩石熔融程度的关系,利用角闪变粒岩进行高温高压条件下的岩石变形实验。包括差应力条件下的动态实验,围压100 MPa,温度700℃,施加相当于差应力为0~25 MPa,且以每5 MPa为间隔进行天然块状岩石样品的动态熔融;在相同的围压条件下,温度由700 ℃到900 ℃每50 ℃为间隔,进行无差应力条件下天然块状岩石的静态熔融实验,并进行对比研究。结果表明,在相同温度条件下,岩石的熔融程度随着差应力的增加明显增高。通过对斜率的对比分析表明:以700 ℃为基准,差应力每增加5 MPa,其带来的影响与温度升高40 ℃的效果相当,也说明中性岩石的熔融对差应力的敏感程度比酸性岩要高。     

差应力状态对岩石熔融程度的影响--以黑云母片麻岩的动、静态熔融对比实验为例

以河北省平山县阜平群的黑云片麻岩为实验样品,有差应力条件下的动态实验,围压10MPa,温度800℃条件下,施加相当于差应力为O～25MPa,且以每5MPa为间隔进行了天然块状岩石样品的动态熔融,在相同的围压条件下,温度由800～900℃每20℃为间隔,进行了无差应力条件下天然块状岩石的静态熔融实验,并进行了对比研究。结果表明,在相同温度条件下,岩石的熔融程度随着差应力的增加明显增高,当差应力达到25MPa时,800℃条件下岩石的熔融程度与900℃静态熔融条件下岩石的熔融程度相当。实验力学分析计算表明,动态实验中构造附加压力增加了围压,差应力每增加5MPa相当于1．67MPa的增压,其与静态实验中温度升高20℃的效果一样。该实验结果对研究岩石深熔作用的深度问题有一定的参考意义。     

孔兹岩系脱水熔融实验中水逸度、氧逸度和氢逸度的确定及意义──以贺兰山北段为例

贺兰山北段孔兹岩系中最有代表性的两类岩石：变粒岩及富铝片麻岩天然块状样品的脱水熔融实验研究表明,在变质反应过程中岩石的水逸度、氧逸度和氢逸度发生有规律的变化,而这种变化与含水矿物参与熔融的机理紧密相关,并决定岩石熔融的程度、成分和熔融机制。他们之间演化规律的研究,对于阐明混合岩化作用与岩浆作用之间的关系和演化均有重要的意义。     

块状榴辉岩920℃开放体系脱水部分熔融过程及熔体成分研究

选取江苏省东海青龙山含钠云母的石英榴辉岩块状样品,在0.1 GPa、920 ℃恒温加热4 h的条件下,进行了开放体系的脱水部分熔融实验.样品中含有钠云母、蓝闪石和绿辉石退变形成的后成合晶中的角闪石等含水矿物.该榴辉岩的熔融可以划分为3个阶段:含水矿物的脱水暗化、部分熔融和几乎全部熔融阶段.熔融从含水矿物的脱水暗化开始,玻璃质熔体首先出现在含水矿物边界.在不同的局部熔融体系内,熔体成分从基性到酸性,受到局部熔融体系内部物质组成的控制,与全岩化学成分无关.     

胶北荆山群富铝片麻岩的脱水熔融实验研究

通过对胶北荆山群富铝片麻岩块状样品的脱水熔融实验研究表明，半开放体系下富铝岩石熔融作用的发生首先表现为含水矿物黑云母的暗化脱水，并诱发其他矿物熔融，各矿物组分参与熔融的顺序为：Bi→Kf→Pl→Gt→Cord→Sil→Q。研究发现石榴石这种原认为比较难熔的矿物，当其被大量黑云母包围时极易熔融，而黑云母脱水并生成一种强腐蚀性流体物质，是导致矿物及岩石发生熔融的主要原因。熔体的成分既依附于其周边的矿物相，但又有所差异，具有多相混熔的特点。实验过程中某些新生结晶矿物的出现表明熔融变质反应的发生可能未必需要很长的时间，也未必是在宏观平衡状态下。     

热力学计算模拟对月球镁质岩套源区的约束

镁质岩套是月球上最重要的岩石之一.通常认为该类岩石的母岩浆来自月幔翻转引起的深部物质的减压熔融或者月壳底部的混合杂化.但是,这两类模型分别面对无法重现样品中橄榄石的Cr203含量过低等地球化学特征,也无法解释镁质岩套与其他月球样品年龄重合的问题.本文采用热力学计算方法,通过改变源区物质组成、熔融程度、熔融方式及结晶方式等参数,对两种模型进行了一系列的正演研究.结果 表明,月球的镁质岩套有多种成因:月幔物质减压熔融形成的熔体通过平衡结晶可以形成镁质岩套,并满足样品中橄榄石Cr2O3含量的制约;减压熔融模型可以解释某些月球样品年龄的重合,但是成分较为单一,而混合杂化模型形成的镁质岩套成分范围较广.     

贺兰山北段孔兹岩系脱水熔融实验Ⅱ--岩石结构对变质反应的制约

贺兰山北段孔兹岩系中最有代表性的两类岩石 :变粒岩及富铝片麻岩天然块状样品的脱水熔融实验研究表明 ,在不同的温度压力条件 ,两类岩石产生明显不同的变质反应 ,其中变粒岩类在所有的实验条件下均产生 Bt+Pl+Qz→ Hy+Kf+M(熔体 )的反应 ,而富铝片麻岩在不同压力下出现不同的变质反应 :0 .4 GPa条件下发生 :Bt+Pl+Qz→ Hy+Kf+M;0 .6 GPa条件下发生 :Bt+Qz→ Sil+Kf+M;0 .8GPa条件下发生 :Bt→ Cud+Kf+M。本文认为制约变质反应的主要因素是岩石的结构构造 ,因此在讨论高级变质作用时更要强调压力的重要性     

0.1 GPa块状榴辉岩脱水部分熔融: 局部熔融体系和温度的影响

选取了湖北英山东冲河含有含水矿物黑云母和角闪石的退变质榴辉岩块状样品, 在0.1 GPa的恒压下, 分别进行了750、800、850、900℃四个温阶、恒温加热4 h的开放体系的脱水部分熔融实验.熔融从含水矿物的脱水暗化开始, 850℃时出现玻璃质熔体.镜下观察显示, 熔体主要分布在后成合晶边界、熔融程度最高的样品顶端、石英颗粒边界及裂隙内部这3个局部熔融体系内.受局部体系内部物质组成的控制, 同一温阶、不同体系内的熔体成分变化很大, 呈基性、中性和酸性.随着温度的升高, 同一体系内的熔体成分均向酸性方向演化.该实验结果表明, 恒压下局部熔融体系内物质组成的不同和温度的变化是影响熔体成分的2个重要因素, 这为理解榴辉岩块状样品的脱水部分熔融行为及与其他基性变质岩类的熔融行为进行对比提供了实验依据.      

贺兰山北段孔兹岩系脱水熔融实验研究——临界熔体比例的确定及意义

 在充分研究贺兰山北段区域地质的基础上,选定该区孔兹岩系中最有代表性的两类岩石:变粒岩类及富铝片麻岩为实验对象,进行天然块状样品的脱水熔融实验研究。根据成分变异的特点,确定岩浆的临界熔体体积比为30%,其不仅影响变质作用p-T-t轨迹的演化路径,而且与原地、半原地及异地型花岗岩的形成有着密不可分的关系。     

贺兰山北段孔兹岩系脱水熔融实验研究——临界熔体比例的确定及意义

在充分研究贺兰山北段区域地质的基础上,选定该区孔兹岩系中最有代表性的两类岩石:变粒岩类及富铝片麻岩为实验对象,进行天然块状样品的脱水熔融实验研究。根据成分变异的特点,确定岩浆的临界熔体体积比为30%,其不仅影响变质作用p-T-t轨迹的演化路径,而且与原地、半原地及异地型花岗岩的形成有着密不可分的关系。     

深熔作用岩相学标志的实验研究

深熔岩石的岩相学特征是鉴别岩石是否经历了深熔作用改造的直接证据,作者以闪长岩作为实验样品,进行了初级、中级、高级三种级别的熔融实验,获得了不同熔融程度条件下的岩相学特征。具体表现为:初级熔融阶段,岩石中的含水矿物发育熔融港湾结构;中级熔融阶段,矿物中发育熔蚀乳滴结构和熔蚀穿切(细脉)结构;高级熔融阶段,主要发育熔蚀残余结构。这些结构对于岩石是否遭受了深熔作用的改造以及改造程度的界定具有一定的参考意义。     

地质全岩样品LA-ICP-MS整体分析的前处理方法

LA-ICP-MS已成为原位测量全岩样品主、微量元素的重要手段。本文主要介绍LA-ICP-MS样品前处理的几种方法:粉末压片法、助熔剂熔融玻璃法以及无熔剂的熔融玻璃法,总结了国内外近30年来不断改进样品制备流程的研究成果,展望了LA-ICP-MS应用于全岩分析的发展前景。     

岩石化探样中微量铀 钍的XRFA法测定

本文提出以粉末样品直接压饼法测定岩石化探样品中的微量U,Th,其方法简便、快速,适用于各类地质样品,尤其是岩石化探样品测量。     

高温高压条件下实验变形石英闪长岩微观结构与熔体特征研究

本文以高温高压条件下石英闪长岩流变实验样品为研究对象,利用偏光显微镜进行微观结构观察,研究了样品在实验温度压力条件下的变形机制与斜长石结构对流变强度的影响;通过透射电镜能谱与电子探针,分析了熔体分布和成分特征,讨论了角闪石脱水熔融的影响因素与脱水熔融对岩石流变的影响。结果表明,随着温度升高,岩石从脆塑性过渡域逐渐向高温位错攀移和动态重结晶为主的塑性域转化。在高温条件下,角闪石出现了脱水与部分熔融,脱水熔融的熔体分布和成分体现出非均匀与非平衡熔融的特点,空间分布上,熔体主要出现在角闪石和黑云母矿物颗粒的边缘以及角闪石和长石颗粒之间的区域内;成分分布上,熔体的成分与参与熔融的矿物成分密切相关。角闪石边缘的熔体和黑云母边缘的熔体具有低硅铝、高铁镁特征,斜长石边缘的熔体具有高硅铝、低铁镁的特征,处于角闪石和斜长石颗粒中间的熔体,其成分间于斜长石与角闪石成分之间。实验中出现的非平衡非均匀部分熔融可以解释混合岩中的浅色体与暗色体的成因,富硅熔体可以形成富硅铝的花岗质岩石,而贫硅富铁镁的熔体可以形成基性岩。角闪石的脱水熔融程度依赖于样品的封闭条件,处于封闭环境的样品,角闪石不易脱水熔融,而处于开放环境时,角闪石脱水熔融显著。拆离断层带及其附近具备这样的开放环境,有利于角闪石发生脱水熔融。实验力学数据和微观结构显示,随机分布的斜长石对岩石强度影响并不明显,但斜长石的长轴方向与最大主应力方向呈大角度相交(近90°)会显著强化岩石的强度,这意味着岩石组构与主应力方向大角度相交或呈垂直方向时,不利于岩石变形和拆离断层的形成,反之,均匀岩石或岩石组构与最大主应力方向小角度相交,有利于岩石的变形,容易发育拆离断层。     

高温高压条件下闪长岩部分熔融产物的反常现象

为了考察岩石熔融过程中熔体成分的变化规律,以细粒闪长岩为样品,进行了不同熔融程度的实验研究。通过对熔体成分的分析,得出以下结论:在初始熔融条件下,熔体的成分为玄武质,随着熔融程度的增高,熔体的成分由基性向中酸性,由富钾向富钠,由强碱性向亚碱性方向演化。     

基于半封闭体系热模拟实验页岩全岩与粉末样品的排烃效率与孔隙演化差异对比

与传统基于粉末样品的模拟实验相比，基于页岩全岩样品的模拟实验能更好地保存岩石微观结构及孔隙特征，结果更接近地质实际，但有关全岩与粉末样品的排烃效率与微观孔隙差异尚无系统的研究。本文利用半封闭体系热模拟实验获取延长组7段页岩全岩圆柱与粉末样品的排烃效率，并利用低压气体吸附实验表征孔隙特征。当R_o从0.61%升至1.68%时，粉末样品和圆柱样品的排烃效率差值最高达32.47%,随后降至3.98%,粉末样品孔隙分形维数从2.46增加至2.53,而圆柱样品分形维数总体稳定。圆柱样品宏孔体积比例整体随着温度的升高而上升，而中孔体积比例则逐渐下降。与粉末样品相比，页岩全岩样品保留了岩石结构，能反映烃类运移排出过程，孔隙演化更具规律性。本研究最终建立了页岩圆柱、粉末样品生-排烃过程与孔隙演化模型，为研究地质情况下页岩排烃效率与孔隙演化提供了新的思路。     

新元古代宝兴杂岩的岩石成因及其对扬子西缘构造环境的制约

位于扬子克拉通西缘的新元古代宝兴杂岩主要由中低级变质的辉长质片麻岩、闪长质片麻岩、英云闪长质到花岗闪长质片麻岩和块状二长花岗岩组成。岩石地球化学和Sm-Nd同位素特征表明,辉长质片麻岩和闪长质片麻岩为同源岩浆演化序列,原始岩浆起源于亏损地幔尖晶石橄榄岩的部分熔融,在上升和侵位过程中受到了地壳岩石强烈混染。英云闪长质和花岗闪长质岩浆形成于下地壳玄武质岩石部分熔融,而二长花岗质岩浆形成于杂砂岩的部分熔融。综合分析宝兴杂岩的岩石组合、微量元素和同位素特征,该杂岩体最有可能形成于新元古代活动大陆边缘火山弧构造背景,并可能经历了碰撞过程。     

便携式X射线荧光光谱仪在岩石样品分析中的应用研究

便携式X射线荧光光谱仪(PXRF)因具有快速、无损检测元素含量的能力,通常被用于野外或实验室地质样品的元素含量检测工作中,对于大多数地质样品,在2 min内就能够获得几十种元素的半定量-定量分析结果。但在实际应用中,被测样品的表面平整度、样品中物质的均一性和施测时间等因素都会影响元素分析结果。为了进一步了解样品类型和分析测试方法等因素对元素分析的具体影响,本文对比了PXRF与实验室分析结果、岩石和粉末样品PXRF分析结果、不同检测时间所得PXRF分析结果的关系,在不损失过多分析精度的前提下提出了通过PXRF降低勘查成本、提高工作效率的方案。结果表明:用PXRF直接分析岩石样品时,大多数元素的分析结果可靠性较差,尤其是成矿预测工作中常用的Cu、Pb、Zn、As和Ni等元素;粉末样品的PXRF分析结果与实验室分析结果具有较好的相关性,表明对岩石样品进行粉碎处理能够明显改善PXRF分析质量;元素种类不同,岩石和粉末样品PXRF测量结果的相关性也不同。因此,在实际工作中可以根据感兴趣的目标元素确定是否需要对岩石样品进行粉碎制样处理;检测时间对元素含量分析结果没有明显影响,对于特定元素,如果能够在较短时间内获得其含量信息,则无需增加检测时间。