堇青石低热膨胀机理研究

本文根据垄青石晶体结构特点和有关热力学资料,建立了堇青石热膨胀系数的理论计算模式:半定量计算方法,α=α_MgO × 1/3 × 2/3;定量计算方法,α=ΔS/ΔT/2/(a × b).分别计算了堇青石、印度石的线热膨胀系数,半定量计算结果:α=3.31 × 10^-6℃^-1(堇青石、印度石);定量计算结果,a=1.54 × 10-6℃^-1(堇青石),α=0.85 × 10-6℃^-1(印度石),与实验测定结果(堇青石:α=2.3 × 10-6℃^-1,印度石:α=1.0 × 10^-6℃^-1)吻合。     

较低温度(580～700℃)合成的高Tc(Tl-Ba-Ca-Cu-O)系超导体

按照名义组分1113和1112以较低的烧结温度(580～700℃)获得了一系列高Tc Tl-Ba-Ca-Cu-O系超导体,其最佳样品的零电阻温度为112K。电子衍射分析表明,样品中含有两相,主相属四方晶系,晶胞参数为a=b=0.547nm.c=2.931nm.α=β=Υ=90°,空间群为I4/mmm次相属正交晶系,晶胞参数为a=0.335nm,b=0.989nm.c=1.654nm,.α=β=Υ=90°,空间群为Pmmm。     

俄罗斯白海地区太古代榴辉岩的金红石Zr温度计应用及其地质意义

金红石Zr温度计在研究高级变质岩的热演化过程中可以发挥重要的作用。而电子探针显微分析技术得益于其较小的分析束斑(直径1~2μm)和适中的轰击能量,通过合理的实验条件设定和仪器参数设置,是对薄片中金红石Zr含量进行原位分析的理想实验手段。本文中,我们对俄罗斯白海地区的太古代榴辉岩-退变榴辉岩中的金红石Zr含量进行了电子探针原位分析,并进行了金红石Zr温度计计算。结果表明,其中石榴子石包裹体类型(产状1)金红石的Zr含量比较稳定,主要集中在400×10~(-6)~500×10~(-6)范围,个别金红石颗粒中的Zr含量可以达到1000×10~(-6);而基质后成合晶中(产状2)金红石的Zr含量的波动范围则相对更广一些(200×10~(-6)~1000×10~(-6)),这可能与后期退变过程中的Zr重置和/或扩散有关。总体上,不同产状金红石的Zr温度计计算结果都给出了两个主要的温度区间:T1=700~750℃和T2=800~850℃。结合前人对白海榴辉岩变质温压条件的研究以及金红石Zr体系封闭温度的控制,我们认为金红石Zr温度计的计算结果区间T1更有可能代表的是榴辉岩的退变冷却温度,而温度区间T2则反映的是榴辉岩在抬升过程中受到高温麻粒岩相变质作用阶段的温度峰期条件。     

天然文石-方解石的高温相变及热膨胀性质

利用高温粉末X射线衍射研究了高纯地质成因文石从室温到1 073 K的相变过程以及文石和方解石的热膨胀性质,并分析了地质成因与生物成因文石的差异和影响因素。结果表明:斜方晶系的文石在693～733 K转变为三方晶系的方解石,相变临界温度为723 K,摩尔体积增加5.97%;文石在300～663 K的体积热膨胀系数α(V)(10-5/K)随绝对温度T(K)的变化规律为:α(V)=3.59(79)+7.17(170)×10-3T,文石的热膨胀具有强烈的各向异性[轴向热膨胀系数α(c)α(b)α(a)];方解石在733～973 K的热膨胀系数α(10-5/K)为:α(V)=3.78(25),α(a)=-0.27(2),α(c)=4.31(29),a轴具有负热膨胀。生物成因的文石相变温度比合成和地质成因文石低60～140 K,粉末状文石相变温度低于单晶和未被破坏的整块文石;粉末状的生物成因文石和方解石与非生物成因的文石和方解石的热膨胀系数接近,然而整块的生物成因的文石有更小的热膨胀系数。     

宁洱火山区壳内岩浆囊现今温度:来自CO_2-CH_4碳同位素地质温度计的估计

温度是岩浆囊的重要物理参数,获取温度参数并监测其变化对更好地理解岩浆囊的物理化学性质和行为、评价火山的活动性和喷发危险性具有重要的理论和现实意义。火山岩浆-水热系统丰富的含碳气体,这些含碳气体间碳同位素温度计为我们解决休眠火山区地下岩浆囊的温度问题提供了可能。我们对宁洱火山区地表地热异常强度最高区的4个温泉点CO_2、CH_4碳同位素组成进行了2年的连续观测和2次平行观测,利用观测数据对CO_2、CH_4气体的岩浆来源进行了甄别,对CO_2-CH_4间碳同位素分馏是否发到平衡进行了判断,然后利用Horita CO_2-CH_4碳同位素平衡分馏方程计算了宁洱-通关火山区逸出气体的源区温度。结果表明:宁洱火山区4个样点中,1个样点的CO_2和CH_4均为非岩浆成因,其他3个样点的主要属于岩浆来源。剔除了非岩浆来源的数据后的δ-Δ图解法判断CO_2-CH_4间碳同位素分馏达到了平衡。3个样点的CO_2、CH_4碳气体源区温度分别为425~475℃、941~995℃和1179~1578℃。结合最上部地壳温度场结果,我们认为,宁洱火山区现今存在2个壳内岩浆房,分别位于宁洱火山以南和通关火山以北,宁洱岩浆房的温度为1179~1578℃,通关岩浆房的温度为941~995℃。2个岩浆房的现今温度已达到流纹岩浆(600~900℃)、安山岩(800~1100℃)和玄武岩浆(1000~1250℃)的形成温度。思普地震带空间上密集的6级地震丛集活动可以用宁洱岩浆房的高活动性来解释。δ-Δ图解法判断CO_2-CH_4间碳同位素分馏平衡准则应修正为:在保持两拟合直线的斜率符号相反的条件下,δ~(13)CCO_2-ΔCO_2-CH_4拟合直线和δ~(13)CCH_4-ΔCO_2-CH_4拟合直线应相交于δ轴附近截距差Δb≤0.16处。     

柴达木盆地白钠镁矾的矿物学和稳定同位素特征

白钠镁矾是卤水演化过程中的次生硫酸盐矿物,含水蒸发盐矿物的镁等稳定同位素特征少有报道。实验选择柴达木盆地西部干盐湖钻孔SG-1中的白钠镁矾,对其进行了矿物学、结晶水氢氧同位素、镁同位素等的研究。柴达木盆地白钠镁矾的晶胞参数为a(nm)=0.553 76,b(nm)=0.824 7,c(nm)=1.111 7,β=100°45′。结晶水失水温度为135℃～180℃和200℃～298℃,Mg~(2+),Na~+和SO_4~(2-)含量分别为63.99×10~(-3)～82.8×10~(-3),134.33×10~(-3)～162.21×10~(-3),567×10~(-3)～641.62×10~(-3)。δ~(26)Mg为-1.163‰～-0.072‰,结晶水的δD为-12.10‰～3.72‰,δ~(18)O为13.07‰～15.34‰,浅部白钠镁矾的镁同位素及结晶水氢氧同位素值均比深部的值偏正,与研究区气候干旱化趋势一致,古湖水受到强烈的蒸发作用,Mg同位素的变化也具有环境指示意义。结晶水氢氧同位素线明显不同于大气降水线,也说明盐类矿物中氧同位素比该钻孔中石膏结晶水氧同位素明显偏正,说明白钠镁矾结晶水来源于大气降水,但受到强烈的蒸发作用影响。     

K-Ar稀释法中~(40)Ar含量测量过程中实验参数的确定

K-Ar稀释法中~(40)Ar含量的测量需经过样品熔融释气、气体纯化富集、质谱测量等步骤,随着新型设计的双真空加热炉和气体纯化系统的应用,实验流程逐渐由人工操作向自动化程序控制转变。为建立完整的K-Ar稀释法中~(40)Ar含量测量方法,相关参数还需多次条件实验得以确定。本文以空气标准为对象,通过活性炭冷指释放和吸附空气标准,确定活性炭冷指最佳加热释气时间为500s,液氮条件下最佳吸附时间为200s,在此条件下,加热炉熔融产生的~(40)Ar气体可以完全转移和释放,避免发生同位素分馏;根据不同熔融温度下相同质量样品释放~(40)Ar强度,确定黏土矿物、黑云母、白云母等类型样品加热炉熔融温度设置为1400℃,角闪石熔融温度为1500℃,基性岩熔融温度为1550℃,钾长石熔融温度为1600℃,不同类型样品采用对应熔融温度,保证样品完全熔融释气。对10组SK01透长石标准进行测量,得到K-Ar年龄结果与~(40)Ar-~(39)Ar定年标准值相一致,结果表明所得条件参数可满足K-Ar稀释法中~(40)Ar含量的准确测量。     

赤铁矿—水体系氧同位素分馏的实验研究

本文分别以3种不同的可溶性三价铁盐作为Fe~(3+)源物质的强迫水解法和以针铁矿和四方纤铁矿为起始物质的溶液转化法,在90～315℃范围内合成赤铁矿,测定了赤铁矿与水之间的氧同位素分馏。矿物合成实验和氧同位素分析结果显示,在90～225℃范围内,实验获得的赤铁矿与水之间氧同位素分馏为亚稳态分馏,并且不同合成实验方法得到不同的分馏关系,前者相对于后者富集(18)O约为2‰,即:10~31nα_(赤铁矿-水)=1.17±0.02×10~6/T~2-9.14±0.20(强迫水解法);10~31nα_(赤铁矿-水)=1.46±0.18×10~6/T~2-14.52±0.03(溶液转化法)。但温度在315℃以下,无论强迫水解法还是溶液转化法,在实验误差范围内实验测定的分馏值几乎不可区分,并且与增量方法的理论预测相近,表明该温度下获得的赤铁矿与水之间氧同位素分馏代表了赤铁矿-水体系氧同位素平衡分馏。此外,两种不同方法获得了不同的分馏关系,显示低温下赤铁矿-水体系氧同位素分馏不仅依赖于赤铁矿形成的温度,而且取决于赤铁矿的成因机制,因此对应于不同形成环境下的动力学亚稳态平衡,这对解释低温环境中赤铁矿的氧同位素数据具有重要意义。     

皖南晚中生代花岗闪长岩地球化学:成岩成矿制约

皖南地区是铜、钼、金多金属成矿区,成矿与晚中生代花岗闪长岩类关系密切。近十年来,皖南花岗闪长岩的成因仍然存在分歧。本次报道了皖南花岗闪长岩全岩主、微量元素和锆石原位元素数据。皖南花岗闪长岩(Si O2=64.3%~70.8%)为高钾钙碱性、过铝质岩石,具有相似的埃达克岩特征:高Si O2、Sr/Y(17.1)和(La/Yb)N(14.9)比值,低Yb(1.72×10-6)和Y(18.4×10-6)含量。它们也具有较低Al2O3和Cr(3.40×10-6~10.0×10-6)含量、低Mg#(0.34~0.42)和Nb/Ta(9.6~13.3)值,高K2O和Ba(404×10-6)含量,高K2O/Na2O(0.89~1.55)、Th/La(0.27~0.51)和Th/U(2.79~7.49)比值。锆石原位地球化学特征显示其岩浆源区为低温(锆石Ti-in-zircon温度均值674℃)和高氧逸度(lgfO2集中在-21.4~-9.18,均值-16.4;锆石Ce4+/Ce3+平均值276)的陆壳。这些特征说明皖南花岗闪长岩可能起源于较年轻的加厚下地壳的部分熔融,并经历了斜长石、钾长石和铁镁矿物等结晶分异作用。它们可能形成于与古太平洋板块俯冲密切相关的大陆活动边缘弧至弧后拉张构造转换背景。本区大规模Cu、Mo、Au成矿作用与岩浆的高氧逸度密切相关,而锆石Ce4+/Ce3+可作为矿床勘探一个有效的指标。     

Columbia超大陆裂解：来自塔里木克拉通东南缘大红山A型花岗岩的证据

笔者对塔里木克拉通东南缘大红山花岗岩体进行了岩石学、地球化学和年代学研究。通过大红山花岗岩锆石LA-ICP-MS测年,获得207Pb/206Pb加权平均年龄为1732.3±7.4Ma,全岩δ18 OV-SMOW为7.6‰~8.6‰。岩体富硅(SiO2=71.14%~75.85%)、富碱(Na2O+K2O=8.32%~9.94%);稀土配分曲线呈显略右倾的"海鸥型"分布特征,显示强烈的Eu负异常(δEu=0.08~0.30);微量元素特征显示具有较高Rb(80.9×10-6~129×10-6)、Th(17.3×10-6~28.6×10-6)、Y(62×10-6~220×10-6)、Ga(28.1×10-6~44.6×10-6)和Nb(52.6×10-6~145×10-6)含量,较低的Sr(12.2×10-6~79.3×10-6)含量,Zr+Nb+Ce+Y和104×Ga/Al值均较高,具有A型花岗岩的地球化学特征。结合Sc/Nb-Y/Nb图解,大红山花岗岩为A1型花岗岩,是低压条件下形成。通过计算18个花岗岩样品的锆石饱和温度,TZr为732.45~1128.33℃,平均为916.3℃,属高温花岗岩。大红山花岗岩是由挤压体制向伸展转变过程的地质记录,是伸展构造背景下软流圈上涌或幔源岩浆底侵导致下地壳在高温低压条件下发生部分熔融形成,记录了塔里木克拉通在Columbia超大陆聚合后的高热事件,是克拉通大规模裂解初期阶段的痕迹。