高温高压下地幔矿物水溶解度的研究进展

本文简要阐述地幔矿物中水溶解度的研究方法及过程,探讨晶体结构、化学组成、水逸度、温度、压力、氧逸度、硅活度等对溶解度的影响,结合橄榄石、辉石、石榴石、瓦兹利石、林伍德石等主要造岩矿物的研究成果,分析了地幔的储水能力,并指出存在的问题及今后的研究方向.     

我国高温高压实验研究进展和展望

阐述了高温高压实验研究的目的和意义，强调地球物质物理性质对解决大陆探部构造和地球物理学有关问题的作用．简要回顾50年来我国高温高压实验技术发展及其所取得的主要成果，并对发展我国高温高压实验研究提出建议和展望     

水在橄榄石中溶解度研究的固体传压高温高压实验方法

人们关注地球深部水对地球介质的力学和物理性质影响．以往实验研究大都用气体设备在几百MPa的低压力下进行的．为实现深部高压条件，本文用固体传压技术在1000-1300℃；1．0～2．0GPa（相当上地幔）温压条件进行橄榄石晶体内水溶解度实验研究．实验表明，固体传压技术用于晶体“含水”实验研究是一种有效方法；研究证实，与低压实验一样，高压下水赋存在橄榄石晶体中仍以H离子作为“杂质”进入晶体缺陷为主要形式，并发现水的溶解度与实验压力相关，     

高温高压实验中重金属在硅酸盐熔体中溶解度研究及进展

本文对高温高压重金属溶解度研究的目的、内容进行了概述,并对国内外这一领域研究的历史、现状及有关实验技术方法进行了综述,重点在于对目前国内外研究的进展和方法的初步改进以及讨论高温高压实验对地质找矿的解释应用.     

高温高压下矿物岩石电导率的实验研究进展

高温高压下矿物、岩石电性性质的实验研究是了解地球内部物质成分、演化过程及进行地球物理探测资料解释的有力工具.本文主要介绍了高温高压下电导率实验在如何保持良好绝缘性能,如何消除或减小极化效应及如何减小外界电信号对测量信号的干扰等方面的技术、方法,阐述了温度、压力、氧逸度、水含量以及熔体等因素对矿物、岩石电导率的影响以及一些主要的研究结果和进展情况,讨论了电性研究的地球物理和地质意义,并指出了尚需研究的不足之处.     

大陆岩石圈流变研究进展与高温高压流变实验现状

大陆岩石圈类似于“三明治”的多层流变结构已经被广泛接受,并用于大陆动力学研究的各方面．然而近年来地震资料和高温高压流变实验结果表明,大陆岩石圈流变可能不是单一模式,流变结构具有多样性,而下地壳流变特性是其中最复杂的层次,这不仅受下地壳成分和结构本身的非均匀控制,而且与其含水程度相关．高温高压流变实验已经积累了大量的数据,但基性岩流变实验目前仍然处于数据积累阶段,缺乏系统性,特别是缺少含水基性岩的流变实验结果,因此,加强干的和含水的基性岩流变实验研究是深入认识下地壳岩石流变必不可少的手段和方法之一．     

富锂氟花岗岩成因: 高温高压实验证据

为模拟富锂氟花岗岩的形成过程并解释其形成机制, 进行了一系列熔化-结晶实验. 在1×10⁸ Pa和570~700℃的浅色花岗岩-HF-H₂O体系中发现了石英+碱性长石+萤石+锂白云母(铁白云母)±锡石的矿物组合, 从而证明了: (1) 从富锂氟花岗质熔体中可以结晶出萤石、锡石和浅色云母, 石英+碱性长石+萤石+锂白云母/铁白云母+锡石的组合可以是岩浆环境下形成的稳定矿物组合; (2) 暗色的黑云母与浅色的铁白云母和锂白云母的同时出现说明岩浆条件下可以形成白云母花岗岩和二云母花岗岩, 环带状云母的发现说明云母的环带状结构不是热液成因云母所独有; (3) 随着结晶作用的进行, 残余熔体中SiO₂含量降低, Al₂O₃和F含量以及A/CNK和NKA/Si比值升高, 这些结果与富锂氟花岗岩中常见的垂直分带现象一致, 并为富锂氟花岗岩岩浆成因提供了非常有说服力的实验证据.     

大陆深俯冲过程中的熔/流体成分与地球化学分异

板块俯冲是地球内部系统最为宏伟的地质过程,是实现地球表面-内部物质和能量交换、大陆地壳生长以及壳/幔相互作用的重要场所,广泛深刻地影响着地壳的增生与消亡、火山和地震活动、地球表层物质循环、矿产资源分布、大陆造山运动、大陆的聚合及裂解等与人类生活息息相关的地质过程,因此一直是固体地球科学研究所关注的热点.20世纪80年代中期关于大陆地壳能够俯冲进入地幔深度并大部分折返地表的发现,是俯冲带研究和板块构造理论的革命性进展.相较于俯冲洋壳,大陆地壳具有较冷、较干、较轻的特点,同时,俯冲陆壳与地幔相比具有更加不均一的性质和化学成分以及同位素组成,因此在局部而言会对上覆大陆岩石圈和大陆板块汇聚边界的结构、组成、变形和演化进程造成巨大影响.在大陆俯冲过程中,拆离的地壳碎块和岩片在俯冲隧道内受到构造剪切,促使其经历变质脱水和部分熔融,产生各种流体和熔体.这些熔/流体的产生和演化在俯冲带壳/幔相互作用过程中扮演着非常重要的角色,是俯冲过程中发生元素迁移、同位素分馏以及交代上覆地幔楔的不可或缺的介质.本文综合国际上近年来有关俯冲带研究的最新进展,总结了有关俯冲带流体和熔体的类型、存在条件、化学组成、熔体/流体-地幔相互作用的特点,同时对于与大陆俯冲带流体相关的特征性元素(Nb-Ta-V)迁移和最新的非传统稳定同位素(Li-Mg)研究进行了系统介绍,期望为中国读者较全面地认识板块俯冲过程中的熔/流体活动和元素迁移以及了解并运用Li和Mg同位素作为新兴的示踪手段提供一定帮助.     

高温高压下碳酸岩电性的实验研究

利用固体介质活塞圆筒式高压容器测量白云岩与石灰岩的电导率。实验表明每种岩石的电导率变化都有一个不连续区间,实验后样品的x-射线粉晶分析结果证明样品表层的黑色物质为石墨,初步研究了石墨在高压容器中生成的条件。据此,本文认为,处于适当地质环境中的碳酸岩有可能形成石墨质的低阻层     

高温高压下滑石的电导率实验研究

在10GPa和20GPa、400～860℃条件下测定了滑石的电导率.实验表明,增大压力,滑石的电导率增大,其导电机制为电子导电;在整个实验温度范围内电导率与T的关系都符合Arrhenius公式,滑石的脱水没有引起电导率的突然变化,表明并不是所有的含水矿物的脱水都会引起电导率的急剧上升.电导率的急剧增加还可能与矿物的含水量、脱水后自由水含量及连通度等因素有关.     

高温高压下岩石波速的实验研究

近年来,高温高压试验愈来愈受到国内外地质和地球物理学家们的重视,这是因为它可以直接模拟地球内部主要的环境状态(温度和压力条件)以及其它可能的环境因素(如夹层、孔隙流体等),研究其     

高温高压下滑石的电导率实验研究

在10GPa和20GPa、400～860℃条件下测定了滑石的电导率.实验表明,增大压力,滑石的电导率增大,其导电机制为电子导电;在整个实验温度范围内电导率与T的关系都符合Arrhenius公式,滑石的脱水没有引起电导率的突然变化,表明并不是所有的含水矿物的脱水都会引起电导率的急剧上升.电导率的急剧增加还可能与矿物的含水量、脱水后自由水含量及连通度等因素有关.     

高温高压下石灰岩剪切网络的实验研究

主要介绍在不同温度(300—1000℃)、围压(300—600 MPa)条件下灰岩的等应变率压缩实验和蠕变实验以及变形样品的显微观测、分析结果.通过研究岩石的流变特性、变形形迹和变形机制及其受温度,压力、应变率等因素的影响,确定由共轭网络状塑性流动向均匀塑性流动过渡的温、压界限,并讨论了相应的流变学标志和微观构造标志.上述结果为大陆岩石层多层构造网络的研究提供了实验依据.     

基于孔隙度差分频属性反演的高温高压气藏流体检测方法

经过多年的发展,目前对于常规气藏的流体检测方法已趋于成熟,形成了多套较完善的技术体系.但对于莺歌海盆地东方区高温高压气藏,研究区目的层段气层和水层均表现为"亮点"特征,岩石物理分析发现,常规弹性参数均无法区分气层与非气层.因此,针对莺歌海盆地东方区高温高压气藏的流体检测,叠后、叠前反演方法等常规烃检手段均失效.为此,笔者研究提出了一种高温高压气藏流体检测新方法,基于密度孔隙度与中子孔隙度的差值对含气的敏感指示,利用分频属性反演得到密度孔隙度与中子孔隙度的差值剖面.实现了在常规弹性参数无法区分气层和非气层的情况下有效识别和预测高温高压储层中的有效气层,在实际应用中取得了良好的效果.     

具有气泡超压聚集和气体通过可渗透性岩浆损失的火山通道内岩浆流体的动力学

许多火山在喷发时都表现出侵出性和爆破性行为相互转变的特征。我们建立了一个新的理论模型,同时考虑了通道中粘滞力抑制气泡生长造成的气泡压力的积聚过程以及气泡变得连通后气体沿此气泡网逃逸的动力学过程。当气泡与岩浆间的压力差达到气泡化岩浆物质强度时,岩浆将发生破碎。在气体颗粒分散相内颗粒大小的分布特征对流体的影响是通过对能强烈影响此碎裂混合物的声速的两种粒径的颗粒来模拟的。稳态边界值的解呈现出非唯一性。岩浆房内参数固定时至少有两种机制。在低释放率机制里不发生碎屑化,岩浆伴随着部分气体逃逸而上升。这一机制对应着侵出式活动。高释放率机制对应着爆破性活动。使用研讨会上定义的参数的模拟工作对流纹质岩浆组成得到以下结果:岩浆的释放率为5．5×107kg/s,碎屑化面的深度为2 585 m,碎屑化时岩浆的孔隙度为0．74;出口气体速度变化范围为200-450 m/s,取决于岩浆破裂后混合物中小碎屑颗粒的质量分数;出口压力变化范围为1．5-3 MPa。通道直径d在40- 70 m范围内的变化得到的质量流量Q对通道直径的依赖性(d2.8)不像柱形圆管中牛顿液体的粘性流动情况时(Q-d4)那么强烈。随着通道直径的增大,流体中碎屑化将被延迟,通道的阻力保持高数值。岩浆的温度从700℃变至950℃导致的岩浆释放率增加了 4倍,而岩浆的粘度降低了8 000倍以上。     

NaCl-H2O体系中WO3溶解度超临界现象实验探讨

以适量Na₂WO₄·2H₂O, HCl, NaCl和H₂O为原料, 从过饱和的角度对4.0% NaCl水溶液中WO₃溶解度的超临界现象进行实验探讨. 压力恒定在34 MPa, 接近临界压力31.4 MPa, 温度变化于250~550℃之间, 在快速淬火高压釜中进行实验. 结果表明在临界区域内, WO₃溶解度具有超临界现象, 溶解度对温度、密度的变化反应敏感. 本实验温、压条件与许多钨矿床成矿流体的温、压条件比较接近, 超临界地质流体可能有助于揭示钨矿床的形成机制.     

大陆下地壳典型岩石的高温高压流变实验

用石英(或花岗岩)和橄榄岩分别代表大陆地壳和上地幔,得到的大陆岩石圈强度轮廓存在多个塑性流变层,类似于"三明治"结构.这种强度模式已经被广泛接受,并成为研究大陆岩石圈动力学不可缺少的手段.例如,采用石英和花岗岩的流变实验结果估计的中上地壳流变结构,与发生在中上地壳的地震及其余震深度分布规律具有很好的对应关系,表明根据实验结果估计的这种流变结构基本反映了大陆中上地壳的真实情况.然而,地壳成分分析表明,对地壳岩石变形机制起制约作用的主要矿物由上地壳、中地壳的石英(或石英-长石组合)、长石(或长石-角闪石组合)转变为下地壳的辉石(或长石-辉石组合).因此,石英(花岗岩)流变不能完全代表大陆地壳的流变特征.     

冀东陆壳岩石在高温高压下波速的实验研究

实验选取了冀东陆壳的上、中、下地壳主要岩石类型在高温高压条件下进行了波速测定.实验的最高温度约为600℃,压力达到700MPa.在压力600MPa 条件下测定的上地壳黑云母变粒岩的V_p 为6.00—6.06km/s;中地壳黑云母片麻岩的V_p 为6.75为km/s,斜长角闪岩的V_p 为6.92km/s(?)下地壳麻粒岩的V_p 增加到7.28km/s.波速的变化主要依赖于陆壳的化学组成和变质程度.冀东的上、中地壳化学组成比较接近,相当于中酸性,但变质相分属于绿片岩相和角闪岩相,它们在V_p 上的差异主要与岩石的变质程度有关.下地壳为中性(?)基性成分属麻粒岩相,V_p 的增大,特别是其下部的高V_p(7.5—7.6km/s),既依赖于变质程度,又依赖于化学组成.波速测定的实验支持了我们1988年提出的该区陆壳结构的岩石学模型.     

辉绿岩脆-韧性变形转化的高温高压实验研究

辉绿岩是下地壳重要组成岩石之一.加强辉绿岩的变形特征和脆—韧性转化的实验研究,对于进一步认识大陆(伸长构造)和洋脊形成、对流以及较深层次地震分布模式有着重要意义.Kronenbevg 等(1980)     

南海扩张期岩浆流体对洋壳厚度的影响：数值模拟

扩张期洋中脊热液循环系统的热排出与岩浆系统的热注入共同控制着洋壳厚度的生成,而岩浆流体是热液循环系统的流体成分之一,往往与下渗海水混合参与各圈层能量和物质传递,但其能量传递对洋壳厚度的影响机制目前还不清楚.利用有限元的数值模拟手段,对扩张期热液循环系统中岩浆流体与洋壳厚度的关系进行研究.结果表明：(1)相较于只有海水参与的对流循环,含有岩浆流体的热液循环造成的洋壳厚度的减薄量更大、热液喷口温度更高.(2)岩浆流体对洋壳厚度的二次减薄作用随其含量的增大而减弱,热液喷口温度随其含量的增大而升高.(3)南海岩浆水、地幔水含量和洋壳厚度的分布具有非均质性,东部次海盆的地幔水、岩浆水含量高于西南次海盆,前者的平均洋壳厚度也大于后者,并且在海盆残余扩张脊附近存在异常薄洋壳.结合模型结果分析认为,残余扩张脊附近的薄洋壳可能受到扩张期热液循环或后期岩浆流体的影响,而东部、西南次海盆的洋壳厚度差异可能是由于前者的岩浆流体含量高于后者而造成的.