金刚石中过渡金属的研究现状

为了揭示金刚石的合成机理与过渡金属杂质离子对金刚石物理性质的影响，国内外展开了对合成金刚石及天然金刚石中镍，钴和铁等过渡金属杂质的实验与理论研究，各种吸收与发光光谱法和电子顺磁共振，被用于金刚石中过渡金属离子赋存状态的研究中，结果表明镍、钴离子可以间隙形式或替代方式进入晶格。     

使用SHRIMP测定锆石铀-铅年龄的选点技巧

应用离子探针SHRIMP测定锆石铀-铅年龄时,锆石选点至关重要,它将直接影响实验结果的可靠性和准确性。透射光、反射光图像及阴极发光图像是锆石选点的重要依据,透射光和反射光图像反映了锆石表面及内部裂隙、包体的发育程度;阴极发光图像可以提供锆石成因类型及相应岩体经历的演化历史等信息。文章归纳了单一成因锆石、核边类型锆石、单一成因的年轻锆石选点的技巧,包括:在测定锆石铀-铅年龄之前,根据透反射光图像及阴极发光图像,研究锆石的显微结构,初步判断锆石的成因;在进行锆石测年选点过程中,根据阴极发光图像确定需要分析的锆石及分析位置,选择其中比较干净的位置进行测试,避开裂纹或包裹体等杂质,确定最佳的分析位置;在测定具有单一成因、铀含量很低的年轻锆石时,选择在阴极发光较暗的位置进行测试,有利于得到误差小、精度更高的数据年龄。     

阴极发光和红外光谱技术在金刚石研究中的应用

总结了阴极发光（ＣＬ）及傅立叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）技术在金刚石研究中的应用。ＣＬ图像可以揭示金刚石的内部结构、生长机制、生长阶段及过程,提供塑性变形及是否含有ＣＯ２的信息,验证和解释微区ＦＴＩＲ分析、稳定同位素及地质年代研究的结果,为天然金刚石和合成金刚石的区分提供关键证据。合成金刚石的实验研究表明,氮的不同聚集态丰度值是聚集温度ＴＮＡ、金刚石存留时间ｔＭＲ及氮丰度值的函数,利用地质信息和ＦＴ     

辽宁复县金刚石的阴极发光特征及其意义

阴极发光图像揭示了辽宁复县金刚石的内部结构具有３种类型;（１）简单的生长环带结构;（２）多期生长的复杂环带结构;（３）稀少的似玛瑙状结构,这些内部结构特征反映金刚石的不均一性及生长具多期、多阶段特点、该特点与金刚石所处的流体－熔体的不同阶段相对应。玛瑙状结构除多生长中心聚集形成复杂种晶形态所致外,局部不均匀熔蚀、混合的生长机制的变化的结晶条件三者综合作用亦是原因之一,阴有发光图像还反映了金刚石晶体     

西藏念青唐古拉山闪长质片麻岩锆石U-Pb年龄

采用高精度离子探针(SHRIMP)测年方法对西藏念青唐古拉山英云闪长质和石英闪长质正片麻岩中锆石的成因和形成时代进行了研究。在阴极发光图像中,片麻岩中的锆石具有较好的晶形,并显示出清晰的岩浆锆石韵律环带结构。离子探针分析表明,片麻岩中的锆石具有高的Th/U比值。对2颗片麻岩中的锆石进行了离子探针U-Pb测年,测得英云闪长质和石英闪长质片麻岩中的锆石206Pb/238U结晶年龄分别为58.5Ma±0.7Ma和63.5Ma±0.8Ma。这一结果意味着念青唐古拉山正片麻岩形成于安第斯型的冈底斯岩浆作用期间。     

西藏念青唐古拉山闪长质片麻岩锆石U-Pb年龄

采用高精度离子探针(SHRIMP)测年方法对西藏念青唐古拉山英云闪长质和石英闪长质正片麻岩中锆石的成因和形成时代进行了研究.在阴极发光图像中,片麻岩中的锆石具有较好的晶形,并显示出清晰的岩浆锆石韵律环带结构.离子探针分析表明,片麻岩中的锆石具有高的Th/U比值.对2颗片麻岩中的锆石进行了离子探针U-Pb测年,测得英云闪长质和石英闪长质片麻岩中的锆石206Pb/238U结晶年龄分别为58.5Ma±0.7Ma和63.5Ma±0.8Ma.这一结果意味着念青唐古拉山正片麻岩形成于安第斯型的冈底斯岩浆作用期间.     

山东金刚石碳同位素组成的二次离子质谱显微分析

华北克拉通山东金刚石晶体生长的多阶段性及碳同位素组成已被人们关注,但很少有人对不同阶段金刚石及其内部的碳同位素组成变化进行分析。本文利用二次离子质谱(SIMS)微区分析技术对山东金刚石晶体内部不同阶段生长的δ13C进行了原位测试分析,得出山东金刚石δ13C的变化范围在-5.6‰～-2.01‰,平均值为-3.63‰,与前人对华北克拉通金刚石碳同位素组成测试值(δ13C在-14.71‰～-0.46‰,主要集中在-9‰～-4‰之间)大致相同,位于全球橄榄岩型金刚石及幔源碳同位素组成主要范围(-8‰～-2‰)内。结合金刚石生长环带阴极发光图像,认为金刚石自核心部位至边缘,在同一期生长环带内,其δ13C值呈变重趋势;在多期复杂生长环带之间,δ13C值因结晶时的地质环境不同而存在差异。δ13C值的这种变化揭示了该地区金刚石复杂的生长环境,为解析华北克拉通地幔碳循环提供了定量数据。     

应用阴极发光技术探讨含矿岩系成岩作用及其与成矿关系——以云南金顶铅锌矿床为例

应用阴极发光技术对云南金顶铅锌矿床含矿岩系成岩作用进行了研究,其中包括胶结作用、交代作用、压实压溶作用等。根据阴极发光特征揭示了方解石胶结物的不同世代、不同类型胶结物的生成顺序、矿物之间形成的先后关系,确定了成岩阶段,进而探讨成岩作用与成矿作用的关系,以及矿化期次,说明阴极发光技术是一种简便、可靠的矿床研究的手段之一。     

新疆云雾岭斑状二长花岗岩体锆石SHRIMPU-Pb年龄及构造意义

应用高精度离子探针(SHRIMP)测年法结果,对新疆云雾岭斑状二长花岗岩体中锆石成因和形成时代进行深入研究.阴极发光图像结果表明:斑状二长花岗岩体中锆石具较好晶形,并显示出清晰的岩浆锆石韵律环带结构,具典型岩浆型锆石特点.SHRIMP年龄测定显示云雾岭斑状二长花岗岩体形成距今(201.8±3.8) Ma.     

碳酸盐岩中阴极发光的激活作用及发光环带

为了研究碳酸盐的阴极发光特征，在实验室培养了方解石晶体。除Mn^2＋外，不需另加其他微量元素，例激活出与天然碳酸盐类似的阴极发光性。通过阴极发光性的观察，并结合对合成晶体和天然方解石、白云石的Mn、Fe分析，结果表明：1）15－30ppm和30－35ppm的Mn就足以分别激活方解石和白云石的阴极发光。2）阴极发光强度受Mn^2＋的绝对含量控制而不受Fe^2＋／Mn^2＋比率的控制。在Fe的含量较低（＜200ppm）时，上面两个结论成立。3）在合成晶体和天然碳酸盐中常见的阴极发光环带，反映在晶体生长过程中，有含量不同的Mn^2＋进入晶体，其原因有：a）沉淀流体中Mn^2＋含量发生变化；b）晶体生长速率发生变化，这与流体中Mn^2＋含量的多少无关。在过去的阴极发光研究中，对后一过程未给予充分考虑，但它对解释阴极发光特征有着十分重要的意义。例如，在采用岩石的阴极发光性对孔隙流体地球化学历史进行解释时，如不考虑后一过程，就可能得出不尽合理的结果。在对胶结层序的原理进行解释（即将发光颜色或强度类似的胶结物进行对双），尤其需要小心谨慎。只有在证明这种现象主要是由于孔隙流体中的地球化学变化产生的，而不只是由一地晶体生长速率的不同造成时，才可应用这种原理。本文还对鉴别的试验标准进行了讨论。     

高温高盐高黏油藏缔合聚合物-表面活性剂二元驱技术

针对大港油田孔南地区高温、高盐、中低渗、稠油等制约化学驱提高采收率的瓶颈技术问题,以官109 1断块枣Ⅴ油组为目标油藏,在优选适合缔合聚合物和表面活性剂基础上,进行聚合物-表面活性剂二元驱技术室内实验和现场应用研究。通过室内实验优选,缔合聚合物AP P7和表面活性剂BHS 01二元体系溶液与常规体系相比,具有较好的耐温抗盐性,拓展了常规二元驱适用油藏的温度和矿化度范围;缔合聚合物经过岩心剪切后仍能够有效建立阻力系数和残余阻力系数;通过岩心驱替实验,体系能有效提高稠油油藏的采收率,拓宽了聚合物驱适用的原油黏度范围;矿场单井试注后,注入井注入压力和启动压力升高,纵向吸水剖面得到改善,说明该体系在高温高盐条件下仍能保持较高黏度,能够有效改善水油流度比,效果明显。     

高温高压下电解质溶液热力学性质的研究进展

高温高压下电解质溶液热力学性质的研究不仅对探讨地球内部流体的作用具有重要意义，而且在很多实际工业过程中也都有广泛应用。本综述了近10年来高温高压下电解质溶液热力学参数的实验测量和理论计算的进展，实验设备还有待进一步的改进和完善，以获得更高温度和压力下的数据，理论计算不仅有待于实验的发展，也与溶液的结构理论密切相关。     

SiO2 Solubility in Rutile at High Temperature and High Pressure

Silicon-bearing rutile has been found in chromitite from the Luobusa (罗布莎) ophiolite, Tibet. However, the extent of SiO2 solubility in rutile and the nature of its origin are still unclear. At high pressure, SiO2 takes a rutile structure with Si in 6-fold coordination. Thus, high pressures may enhance its solubility in rutile because of possible isovalent exchange in the oetabedral site. In this study, we report new experimental results on SiO2 solubility in rutile up to 23 GPa and 2 000 ℃. Starting materials were mixtures of powdered pure rutile and pure quartz, with compositions of (Ti0.5Si0.5)O2,(Ti0.93Si0.07)O2, and (Ti0.75Si0.25)O2. The mixtures were loaded into either platinum capsules (for a 10/5 assembly) or rhenium capsules (for an 8/3 assembly). The experiments were carried out using multi-anvil high-pressure apparatus with a rhenium resistance heater. Sample temperatures were measured with a W5%Re-W26%Re thermoeouple and were controlled within ±1 ℃ of the set temperature. TiO2-rich and SiO2-rich phases were produced in all the quenched samples. Microprobe analyses of the phases show that the solubility of SiO2 in rutile increases with increasing pressure, from 1.5 wt.% SiO2 at 10 GPa to 3.8 wt.% SiO2 at 23 GPa at a temperature of 1 800 ℃. The solubility also increases with increasing temperature from 0.5 wt.% SiO2 at 1 500 ℃ to 4.5 wt.% SiO2 at 2 000 ℃ at a pressure of 18 GPa. On the other hand, the solubility of TiO2 in coesite or stishovite is very limited, with an average of 0.6 wt.% TiO2 over the experimental P-T ranges. Temperature has a much larger effect on the solubility of SiO2 in rutile than pressure. At high pressure, the melting point of SiO2 is defmitely higher than that of TiO2 and the eutectic point moves towards SiO2 in the TiO2-SiO2 system. Lower oxygen fugacity decreases the solubility of SiO2 in rutile, whereas water has little effect on the solubility. Our experimental data are extremely useful for determining the depth of origin of the SiO2-bearing ruffle found in nature.     

高温高压离子交换法分离提取单一高纯稀土

本文研究了高温高压离子交换法分离稀土时,排代剂浓度、ＰＨ值、线性流速和柱温等因素对分离效果的影响,本方法在分离多元稀土富集和及稀土精料时,具有工艺简单、质量稳定、分离时间短、产品纯度高、成本低廉等特点,为单一高纯稀土生产开辟了一条新路。     

高产高效矿井煤层瓦斯抽采工艺优化

瓦斯灾害因成灾类型多,瓦斯矿井分布广,灾害事故影响大,已成为我国多数煤矿常见自然灾害之首。当前瓦斯治理较为广泛的方法是运用瓦斯抽采技术,降低煤层残余瓦斯含量,而采用何种抽采工艺既能高效的消除瓦斯灾害威胁,又能保证良好的效益是需要权衡的关键问题。以我国高产高效工作面为试验区,通过开展多种瓦斯抽采工艺的对比试验,揭示了各类抽采钻孔在不同抽采孔径、不同间距、不同布置类型等工艺条件下的抽采参数特征,进而得出符合矿井实际的最优工艺类型及最优参数,为矿井的高效抽采提供重要依据。     

浅谈高温高压实验地球科学:方法和应用

在过去的二十多年间,高温高压实验地球科学研究得到了蓬勃发展,凭借其高度的灵活性和易于与其他分支学科相结合的优点,在很多不同的研究领域中都取得了令人瞩目的成果,并已发展成为国际地球科学的前沿领域和重要方向之一,同时也是固体地球科学最强有力研究手段之一。相比之下,国内的高温高压实验地球科学研究还显得相对比较薄弱,相关系统性的认识还有待增强。本文对高温高压实验研究的发展历程、方法原理、仪器设备以及在地球科学研究中的一些应用进行简单的介绍,旨在让更多的国内学者对这一领域有更深入的了解。     

高阻溶洞上高密度电法与高密度联合剖面法异常响应特征研究

为探讨高密度电法与联合剖面法寻找高阻溶洞的效果,利用水槽模型试验及野外现场实测方法,总结了高密度电法常用排列方式、不同成图方法在高阻溶洞上的异常响应特征,讨论了异常体地表投影位置及中心埋深的确定方法。提出探测高阻溶洞采用高密度电法温纳排列（α1）、β排列和高密度联合剖面三种方法的最佳组合方法。     

高温高压下CO2在水中溶解度实验及理论模型

利用自行研制的高温高压反应釜,在不同温度、压力和矿化度条件下测试CO₂在地层水中的溶解度。实验结果表明:温度一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随压力的增加而增加;压力一定的条件下,CO₂在水中溶解度的主要变化趋势为随温度的增加而降低,当温度大于100℃、压力在22 MPa左右时,CO₂在地层水中的溶解度将发生异常,出现低压(小于22 MPa)时随温度的增加而降低,高压(大于22 MPa)时随温度的增加而略微升高;在温度压力都一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随矿化度的增加而降低。并且,在新测得的实验数据和已有的实验数据的基础上,通过修正PR-HV状态方程中的参数,建立了一个能够精确计算CO₂在水中溶解度的模型;并将该模型与其他模型对比。对比结果表明,该模型计算精度最高,平均相对误差仅为2.69%。     

富县天然气井直井优快钻井技术优化与应用

为解决富县区块天然气井钻井机械钻速低、钻井周期长、井下复杂情况多等问题,开展了优快钻井技术研究。总结分析了富县气井钻井施工难点,通过岩石可钻性研究、岩屑滚动回收实验和处理剂筛选实验,同时结合现场应用,优选出各钻井参数。优选出一批能适应该区地层特征,耐磨性强,进尺效率高的钻头;优选钻具组合,采用转盘 螺杆的复合钻进方式;为保障井下安全,优选了钾铵基聚磺钻井液体系。现场应用表明,平均钻井周期由优化前80.96 d缩短至41.02 d,平均缩短39.94 d,缩短49.35%,井下事故复杂情况大大减少,为富县区块天然气井优快钻井提供了有力的技术支持。     

角闪石高温高压实验研究进展及其地球物理意义

高温高压实验作为地球科学研究的重要方向之一,通过模拟地球深部的温度和压力条件,了解地球深部物质的物理化学性质、地球内部结构和动力学演化。角闪石属于双链硅酸盐矿物,为地幔岩石圈的重要组成,广泛分布在海洋地壳、俯冲板块、变质岩和火成岩中。作为俯冲带的重要含水矿物,角闪石的广泛分布和高温高压下的脱水对于理解俯冲带水含量以及水迁移具有重要作用,同时在俯冲带的地震活动、高电导率异常、地震波速异常和岩浆活动中扮演重要角色。在过去的近百年时间里,国内外学者对角闪石高温高压物理化学性质进行了大量的研究。角闪石具有非常复杂的元素组成和结构特征,由此也导致了不同角闪石物理化学性质存在显著不同,包括脱水与脱羟基反应中元素迁移的差异、角闪石形成与分解过程中碱性元素(K+Na)和H2O含量对热稳定的影响、不同空间群结构下的高压结构相变、原位条件下不同结晶方向的电导率异常、不同结晶学优选方位(CPO)下的波速异常等。已有的研究对于角闪石的物理化学性质以及其在俯冲带中发挥的作用有了比较清楚的认识,但仍然有许多问题需要进一步研究,如角闪石的高压脱水动力学、热物性和变形机制等。