合成硼镁铁矿系列的研究

天然硼镁铁矿-硼铁矿系列矿物中往往含有Mn、Ti、Ca、Al和Sn等杂质元素。这些杂质的存在给该系列矿物的物理性质研究带来很大的妨碍,特别是由于晶胞参数产生无规则的变化,以致不能确定该矿物系列中的晶胞参数是否呈连续变化。为此,我们在高温高压下用化学试剂合成了纯镁铁的硼镁铁矿系列矿物,并且对该系列矿物进行了X射线粉晶分析、红外吸收光谱和微波介电特性的研究。     

深源包体中的含水高压矿物组合

河北汉诺坝碱性玄武岩中的尖晶石二辉橄榄岩包体是一种粗粒结构的岩石。在其主要造岩矿物——橄榄石和二辉石矿物的颗粒之间,发现一种呈板状或填隙状的褐色含水细粒矿物集合体。这种集合体主要由含水镁硅酸盐和橄榄石的高压相——林伍德石(Ringwoodite)组成,其次分散着细粒的金红石和少量尖晶石等,组成了一种极为少见的含水高压矿物组合。     

合成斜方辉石系列的红外光谱研究

在30kbar和900℃条件下,用等化学计量氧化物混合物合成了11个斜方辉石系列的样品,并对合成的样品进行了X射线粉晶分析和红外光谱分析。分析结果表明,晶胞参数和红外光谱随化学成分的改变而产生复杂的变化。不仅晶胞参数b和M而且频率ν_(670cm)-1和M之间存在很好的线性相关关系,通过用最小二乘法所拟合的相关方程可容易地测定斜方辉石的成分,但是α和c与M之间只有较差的线性关系,而ν_(450cm)-1和M以及ν_(380cm)-1和M之间并无简单的线性相关关系,这可归因于Fe~(2+)在M_1和M_2位置的有序分布。     

河南登封-鲁山地区地壳出露剖面岩石高压条件下地震波速特征的实验研究

首次给出了河南登封—鲁山一带地壳出露剖面岩石高压条件下纵波速度V_p值的实验测定结果。样品分别采自古元古代的安沟群及新太古代的登封群和太华群。静态压力自常压至3000MPa变化。结果表明,岩石的纵波速与岩性关系密切。上、中地壳岩石的V_p 随压力的增加变化范围明显大于下地壳岩石,变质等级的增加伴随着V_p的明显增大,经温度影响校正后的V_p值与位于邻近地区的QB-1地震测深剖面的解释结果吻合很好。     

高温高压下华南Ⅰ型和S型花岗岩的波速特征及其地质意义

在高温高压下应用全波震相分析方法对两类花岗岩类进行了弹性波波速的测量,发现两类花岗岩的波速值随所加的温度和压力有各自的变化规律石型花岗岩的波速随温度和压力的变化比Ⅰ型花岗岩波速变化大.在研究过程中发现了华南两类花岗岩的波速“软化点”,两类花岗岩的波速“软化”的条件明显不同,S型花岗岩出现“软化点”的深度为15km左右,“软化”后的波速为5.62km/s;而Ⅰ型花岗岩则达到26km,“软化”后的波速为6.08km/s.结合地球物理探测的结果,认为地球物理探测中所得到的中上地壳和下地壳内部低速层的存在与不同类型花岗岩的部分熔融有关.中、上地壳内部存在的低速层很可能与S型花岗岩部分熔融有关,下地壳内部低速层很可能是Ⅰ型花岗岩岩浆发育的位置.     

硬玉和透辉石的光吸收谱和颜色

本文报道若干天然硬玉和透辉石的光吸收谱,并在配位场分析的基础上讨论其致色原因。铁离子和铬离子均可使硬玉和透辉石呈现绿色。铬含量低但铁含量较高的样品(如Di-17)呈暗绿色。透辉石(Di-17)的偏振光吸收谱表明,这些样品的颜色与Fe~(2+)(M_1)→Fe~(3+)(M_1)荷移跃迁和配体→金属荷移跃迁密切相关。翠绿色样品含铬量相对地较高,其频色主要取决于Cr~(3+)离子在可见区内的自旋允许跃迁。红色和黄色硬玉的颜色与很强的配体→金属荷移吸收有关。     

硼镁铁矿系列振动光谱的理论分析

硼镁铁矿系列矿物为含孤立的BO_3~(3-)络阴离子的无水硼酸盐,分子式可表示为(Mg,Fe~(2 ))_2Fe~(3 )BO_3O_2,Mg~(2 )、Fe~(2 )之间的类质同象置换形成了一个完全的系列。有关这一系列矿物的红外光谱资料甚少。在H.Moenke的汇集中只有一张硼镁铁矿的红外光谱图,彭文世、刘高魁的“矿物红外光谱图集”提供了三种不同成分的硼镁铁矿的红外光谱资料;     

高压合成的Mg-Fe-Mn-Al榴石系列的研究

对高压下合成的12个Mg-Fe-Mn-Al榴石系列矿物样品进行X射线衍射和红外光谱研究,获得了该系列矿物晶胞参数、红外吸收带频率与化学成分关系的系统资料。并根据人工合成石榴子石的压力和天然石榴子石的产状,讨论了当研究具有复杂成分的天然石榴子石时,应将Al离子优先与Mg、Fe离子组成端元组分,而Cr离子优先与Mn、Ca离子结合。     

高压下滑石的脱水实验研究

本实验由等化学计量的混合氧化物在高温高压下合成滑石之后,使温度继续升高,同时测定了不同压力下滑石的脱水温度、获得了合成滑石的脱水温度与压力的线性关系式: T_A(℃)=431.4+5.3P(k bar)。 此外,在30k bar和约900℃条件下,用Mg/Si比为1(原子比)的混合氧化物合成了三个含水镁硅酸盐新矿物相A,B,C。这三个相的红外光谱比滑石多886cm~(-1)和614cm~(-1)两个吸收峰,而且它的水区与滑石的水区有很大差别。     

高温高压下主要上地幔矿物的波速测量及地质意义

在0.2～5.0GPa和室温至1400℃温压范围内,测量了上地幔主要造岩矿物橄榄石、单斜辉石和斜方辉石在大洋地温梯度和大陆地温梯度下的纵波速度。测量结果表明,在较低压力下,矿物受到破裂、压实和重结晶作用的影响而导致其测得的波速值明显偏低,可以通过较高压力下的波速测量值外推获得低压下的波速值。在不同地温梯度下随着深度的增大,地幔矿物的波速逐渐增加,压力是影响波速变化的最主要因素,温度的升高不改变波速升高的总体趋势,但在较大的深度下温度对波速的影响明显加强。主要地幔矿物在一定深度范围内出现局部波速降低的现象,与矿物相变、软化及熔融作用有关。