地球深部物质的某些物性测量方法研究

文中介绍了地球深部物质实验室近 2 0年来开展高温高压下地球深部物质物性实验研究过程中 ,在测量方法方面的进步和应用情况。这些测量方法包括了高温、高压下弹性的超声测量方法、高温高压下电性的测量方法、高压差热分析法和高压下热学Gr櫣ｎｅｉｓｅｎ参数的测量方法诟呶赂哐瓜卵沂涂笪锏牡猿饬恐?,我们由超声脉冲透射方法改进为超声脉冲透射反射法 ,克服了样品室中压力和温度梯度对样品的影响。在高温高压下岩石和矿物的电学性质测量中 ,我们由直流法发展为阻抗谱法 ,不仅克服了样品极化对测量结果的影响 ,还可以获得离子在溶液中的多种物理化学参数 ,以及监测含水矿物在高温高压下的脱水动力学特征。在固体传压介质中建立的高压热学Gr櫣ｎｅｉｓｅｎ参数的测量方法 ,由于升压速率比较小且叶蜡石在高压下的热导系数增大 ,其测量结果需要进行校正 ,其测量方法有待进一步改进。     

超临界水的特性及其对地球深部物质研究的意义

水在超临界状态下有着与标准状态明显不同的行为，超临界水具有许多的特殊性质，如强烈的氧化作用，很强的溶解性能，以及通过温度和压力变化控制其密度在类似蒸汽到类似液体的密度之间等。水在约４００℃的超临界温度下，几乎有的氢键都裂解了，超临界水的这一性质很可能是超临界水具有许多特殊性质的主要原因，超临状态地幔水的存在，不仅对球物理场的性质有重要影响，崦且对于地质构造演化、地球化学动力学、成矿作用，以及深部地     

地球深部物质科学在地球深部研究中的作用和意义

为解决地球深部探测过程中地球物理和地球化学两大系列研究成果无法联系和统一的难题，地球深部物质科学应运而生。该学科既要研究组成地球深部的一切物质实体的物理和化学的属性，又要从物质的角度去研究地球深部的结构和动力学过程。随着该学科的发展，将会为地球深部的观测结果和计算模拟结果赋予物质内容，从而促进对地球深部的物质组成、结构分层以及动力学形成统一认识，建立适合于各学科的地球深部模型。     

地球深部物质电学性质实验研究

地球深部物质电学性质的实验研究是了解地幔热结构和地幔动力学特征的重要手段之一,已越来越受到地球物理学家的重视。介绍了地球深部物质电学性质实验研究的基本原理、基本方法、电导的影响因素、实验研究的意义和今后的研究方向。     

应用于地球深部物质科学研究的静态超高压实验技术

三十多年来静态超高压实验技术已发展成为实验压力、温度范围分别为1～550GPa,-256°～3500℃,主要应用于下地壳、地幔及地核物质的物理和化学性质研究,并已取得大量研究成果的一项实验技术。本文简要介绍了该项实验技术与地学领域其它高温高压实验技术的区别,以及静态超高压实验装置的两大系列——金钢石压腔装置和大腔体高压装置的特点和应用情况。并对这两大系列实验技术的发展前景和我国应有的对策进行了评述。     

华北地台太行-五台和阴山地块地壳物质组成——岩石地震波速实验证据

在模拟地壳的温度和压力条件下,测定了华北地台太行－五台和阴山地块的主要变质岩群和侵入岩共５４个岩石样品的纵波速度（ｖｐ）．各类岩石的ｖｐ在约４～１０ｋｍ深度内上升很快,在１０～２５ｋｍ内继续增大,但是幅度变小,在该深度范围内达到了ｖｐ最大值;在３０～３５ｋｍ之后到５０ｋｍ深度内的ｖｐ都趋于恒定．综合对比地壳的波速结构和岩石的波速特征表明,在太行－五台地块,五台群、滹沱群和古老花岗岩岩类构成上地壳,阜平群和恒山群构成中地壳,集宁群代表了下地壳的岩石组成;在阴山地块,马家店群、二道凹群、色尔腾山群和古老侵入岩类是中地壳和上地壳的组成部分,乌拉山群岩石则是下地壳的代表     

地球深部科学研究的新进展——记2007年美国地球物理联合会(AGU)

主要根据2007年美国地球物理联合会(AGU)秋季会议的资料,简述了地球深部科学研究最近几年来的新进展。主要涉及以下几方面领域:复杂的地球动力学模拟到状态方程理论和实验研究;地幔相变和地震的不连续性到深源地震机制;地核的结构和动力学到地球内部的挥发性物质和熔体等地球深部科学研究。从会议的内容看出有三个亮点是值得我们注意的:(1)学科间的融合是地球深部科学研究的主流方向;(2)国际间的合作是当前地球深部科学研究的一大亮点;(3)高精度的技术(超级计算机(supercomputers)和集群(clusters)纵观计算机)是地球深部科学研究的新手段。中国科学家应该关注固体地球科学中这个前缘研究同时共享世界先进科学研究的新成果。     

陆壳深部结构研究的地质地球化学方法及其在华南地区的应用

应用地质地球化学方法研究华南陆壳深部结构表明：华南存在一个广泛的统一的早前寒武纪（早元古代至晚太古代）的结晶基底，华南下陆壳的平均组分相当于中酸性，其中扬子地块下陆壳的成熟度比华夏地块的低。     

同步辐射激光加温DAC技术及在地球深部物质研究中的应用

实验室模拟地球深部的温度和压力环境,研究地球相关材料的物理和化学性质,是解释地震波数据、进一步了解地球内部结构和动力学过程的重要途径。用高功率的红外激光光束,加温金刚石对顶砧压腔(DAC)中的样品,可以获得深部地幔乃至地核的极端温度和压力条件,已广泛地用于地球深部矿物的相变、熔融和状态方程研究。同步辐射微束技术的发展,为激光加温DAC技术的应用开辟了新的领域,也使地幔及地核条件下的矿物研究有了重要的突破。文章介绍激光加温DAC技术的发展;阐述高温高压原位的同步辐射X射线衍射方法;例举激光加温DAC技术在地球深部物质研究中的一些应用;并对一些关键的技术问题加以分析和讨论。     

地球深部包体与成矿关系——一个有意义的研究方向

结合在实际工作中的体会,提出和讨论了“地球深部包体与成矿关系”这一有意义的研究方向及其先导性科学问题。地球深部包体中镍、金、钼、钨等成矿元素的含量是不均一的,镍和金在地幔岩包体中含量最高,钼在玄武岩及镁铁质麻粒岩包体中最高,而钨在长英质麻粒岩和花岗岩类包体中含量最高。这些反映岩石圈和软流圈以及岩石圈的不同层次中镍、金、钼、钨等成矿元素的含量不均一,分别提供了地壳中镍、金、钼、钨矿床的初始物质来源。这一认识可能给镍、金、钼、钨等金属矿床和矿床集中区的战略预测提供一些新思路。     

高压地学研究进展--第十届全国高压学术讨论会简介

从高压技术,地球深部物质组成、状态,高压物性和地球内（深）部流体等方面评述了第十届全国高压学术讨论会及在高压地学方面的进展,同时提出了在高压地学领域需加强研究的若干问题：①综合利用和改进实验技术;②加强超临界流体研究;③高压地质学的发展与其它学科紧密结合;④重视将高压研究的理论与实践相结合,更好地为国民经济建设服务。     

试论地球内部流体与地质作用——现代地质科学研究思考

把以地球固体部分作为主要研究对象所建立起来的地质科学称为传统地质科学,它只在该学科研究的起点——沉积地质学和学科研究的最终目的——成矿地质学两个领域不自觉地将地球内部流体放到了重要地位,而在其间的绝大多数研究则忽略了对地球内部流体的讨论,在其原有的知识体系范围内已找不到关于地球内部物质和能量转移、转换等方面所存在的大量问题的解决途径和完整答案。现代地质科学的发展已经开始将地球内部流体作为主要研究对象,并将其贯穿到了所有地质学研究的领域当中。其基本出发点应是：地球内部流体广泛存在,并永不停息地运动着,它与固体地球部分同样重要,是现代地质科学研究的主要对象。它不仅在各种地质作用中起着极其重要的作用, 而且, 它基本上可以认为是一切地质作用的最初根源, 也就是说, 流体作用贯穿于一切地质作用( 包括构造活动、岩浆作用、变质作用、沉积作用、成矿作用、地质自然灾害等) 过程的始终。地球内部一切地质作用又通过地球内部流体有机地统一在一起。可将地球内部流体按其与特定地质作用的关系划分为具包含循环性质的初始流体、过程流体和终结流体三类。针对目前的研究大量地集中在过程流体和终结流体方面的现状, 在体现现代地质科学和传统地质科学本质区别的地质作用初始流体方面进行了系统整理和论述, 并提出了可能成为现代地质科学基础性学科的(地球内部) 流体统一地质学。     

高温高压下粗面玄武岩纵波速度异常原因初探

在１．０－５．０ＧＰａ,温度约１３５０℃条件下测量了福建塔庄粗面玄武岩的纵波速度。结果发现当ｐ〈３．０ＧＰａ,ｔ为５２９－８１６℃,ｐ＝４．０ＧＰａ,ｔ为５３７－８０７℃;ｐ＝５．０ＧＰａ,ｔ为６０７－８０２℃时,粗面玄武岩纵波速度随升高反而升高,显示出异常变化。通过对ｐ为１．０－５．０ＧＰａ条件下的最终实验产物及ｐ＝４．０ＧＰａ,ｔ为５８７,７２４,８８７℃温度点上的实验产物观察表明,实验产物中     

高温高压下含水矿物脱水对斜长岩纵波速度的影响

在1GPa、室温至880℃条件下对斜长岩的纵波速度进行了测量，并对实验产物进行了鉴定分析，讨论了含水矿物脱水对岩石纵波速度的影响。实验结果表明，在680℃左右，由于斜长岩中的含水矿物绢云母和黝帘石开始脱水，矿物脱水产生的流体及其所引起岩石结构的变化可使岩石纵波速度降低10％左右。这意味着通过矿物脱水这一机制可以形成壳内低速层。     

核-幔物质晶体化学、矿物学及矿床学初探

大量的高温、高压实验表明随着温度和压力的增加 ,地幔氧化物及硅酸盐的晶体结构会发生与其温度和压力相适应的多型转变 ,并导致元素金属性的增加 ,即氧离子半径的缩小以及硅和其他阳离子半径的增大。来自地核部分物质的晶体化学及晶体物理目前还很少涉及 ,根据其物质组成 ,可能具有金属及金属互化物的性质 ,即原子呈等大球最紧密堆积 ,具有高熔点、难溶性等特征。在地球形成时作为地核物质是最先凝聚的 ,并由于重力分异沉入地核 ,上升至浅部时不与其他元素化合 ,保持了零价状态 ;等大球最紧密堆积使其在地球各层圈中晶体结构保持恒定。地幔热柱使核、幔物质上升至地球浅部成为可能 ,并形成矿物及矿床。以西藏罗布莎铬铁矿床为例 ,已经发现了多达 5 0种的铂族元素矿物、铁族元素矿物及其金属互化物 ,包括成分复杂多变的Os Ir ,Os Ir Ru ,Pt Fe ,Ir Fe Ni,Fe Ni Cr及Fe Co等矿物 ,它们还与来自核幔边界的Si,Fe ,FexSiy,FeO和SiO2 矿物共生 ,其中铂属矿物及其金属互化物矿物应视为来自E层的地核矿物 ;探讨了该区矿物与陨石矿物在共生组合方面的相似性 ,地核矿物的聚集可能会形成新型的金属元素矿床     

各向异性弹性波动交错网格高阶差分法的误差研究

研究了各向异性介质中弹性波动方程交错网格高阶差分法求解的数值相速度色散和数值相速度误差。从而表明了交错网格差分法一般情况下要求每个最短波长离散网格点数约为６。同时表明了高阶差分（４，６）阶的数值各向异性要比低阶的（２，２）阶小得多。