0.6～2.0GPa压力下部分熔融角闪辉长岩的纵波波速

利用超声波透射-反射法,测量了0.6～2.0 GPa、最高1 085℃条件下角闪辉长岩的纵波波速(vp),详细统计了部分熔融阶段实验产物组分的体积百分含量,利用矿物含量和弹性参数,计算了角闪辉长岩的纵波波速.实验测量和理论计算显示了较一致的vp-t关系,即高压下角闪辉长岩的vp随温度升高先缓慢降低,在温度约800～900℃后转而大幅下降.实验产物显示,样品在温度达812℃(0.6 GPa)、865℃(1.0 GPa)和919℃(2.0 GPa)后发生矿物脱水和部分熔融,熔体含量随温度升高显著增加.熔体是导致高温阶段岩石vp快速降低的主要原因.在初熔阶段vp随熔体增加而降低尤为显著,可能是初熔时矿物脱水生成的自由水及含水量高的熔体,以微细熔体薄膜浸润矿物边界或裂隙所导致.     

高温高压下闪长岩的相变与纵波波速

利用脉冲透射-反射法,在YJ-3000 t高压装置弹性波速测量系统上,测量了0.6、1.0和2.0 GPa,最高1141℃条件下闪长岩的纵波波速(vp)。结果显示,高压下闪长岩的vp随温度升高首先缓慢降低,分别到769℃(0.6 GPa)、810℃(1.0 GPa)和925℃(2.0 GPa)后转而快速下降。实验产物观测显示,0.6 GPa下岩石在758℃时发生脱水熔融并有新生单斜辉石生成,1.0 GPa和2.0 GPa下,闪长岩分别在865℃和921℃的实验产物中出现熔体,新生矿物有单斜辉石和石榴子石。温度升高导致闪长岩中熔体含量增加,斜长石、角闪石和绿泥石等逐渐减少直至消失,单斜辉石和石榴子石呈先增加后减少趋势。探针分析显示,熔体含水量较高,且随温度升高熔体成分向基性方向演化。单斜辉石化学成分变化不明显,2.0 GPa下,随温度从1030℃升高到1138℃,新生石榴子石成分逐渐向钙铝榴石变化。vp变化和熔体含量关系表明,熔体含量增加导致了闪长岩在高温阶段波速的持续快速降低。     

碳酸盐化泥质岩在6.0 GPa下的部分熔融行为研究

深俯冲碳酸盐化泥质岩的部分熔融行为研究是探索地球深部碳循环必不可少的方向之一,对地球深部物质循环、岩浆形成以及地幔化学成分不均一等过程起着不容忽视的作用。本文利用多顶砧大压机探索了6.0 GPa、800~1 600℃下碳酸盐化泥质岩的部分熔融行为,实验产物主要包括石榴子石、单斜辉石、柯石英、蓝晶石、碳酸盐矿物、多硅白云母以及熔体。碳酸盐矿物为方解石和菱镁矿,存在于6.0 GPa固相线以下的实验产物中。相对于同等压力下其它碳酸盐化体系,本文实验体系具有最低的固相线。部分熔融产生的熔体为硅酸盐熔体,且随着温度的升高,熔体比例逐渐增加,熔体成分也发生了明显的变化。     

高温高压下斜长角闪岩的Vp:熔体含量和形态的综合影响

在YJ3000t高压装置上,利用超声波脉冲透射-反射法测量恒压0.6GPa,1.0GPa和2.0GPa,室温至1 195℃条件下斜长角闪岩的纵波波速(Vp),统计了实验中间产物中各组分的体积百分含量和熔体形态(二面角),并根据主要矿物含量和弹性参数,利用VRH平均模型计算了高温高压下斜长角闪岩的Vp。结果显示,不同压力下,样品的Vp随温度升高首先缓慢降低,在温度达约850℃～950℃时转而快速下降。实验产物观测显示,随温度升高熔体含量显著增加,二面角不断减小,熔体由封闭囊状演变为连通薄膜,部分熔融是导致岩石Vp快速降低的主要因素。高温高压下Vp计算结果与测量结果有相同的Vp-T变化趋势,其对比研究表明,岩石初始熔融时,熔体尚未连通,此时熔体含量控制着岩石Vp的降低。部分熔融加剧导致熔体逐渐连通,此时不同压力下熔体导致Vp下降有差异,这可能与熔体连通过程中熔体薄膜的形态因子变化有关。     

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。     

高温高压下闪长岩弹性纵波速度的实验研究

利用YJ-3000吨压力机,在1.0 GPa、室温至1000℃条件下采用超声波脉冲透射-反射法就位测量了闪长岩的纵波速度(Vp),并在720℃、780℃、870℃和980℃获得了4个实验产物.在1.0 GPa恒定压力下,闪长岩的VP随温度升高呈线性缓慢降低;当温度大于750℃时,波速开始大幅度下降.显微镜观察和电子探针鉴定结果表明:在不同温度下闪长岩内部的矿物发生了不同程度的脱水和部分熔融等反应.波速随温度升高呈线性和非线性下降,主要是由于在高温高压条件下岩石内部矿物发生热膨胀、脱水和部分熔融等反应引起了岩石内部结构和成分的变化而造成的.     

大麻坪地区二辉橄榄岩部分熔融实验研究

本文以采自大麻坪地区汉诺坝玄武岩中的二辉橄榄岩包体为初始实验物料,在压力1.0～3.0 GPa、温度1350～1550℃条件下进行了部分熔融实验,对实验产物进行了岩相学研究和电子探针成分分析。二辉橄榄岩在1350℃开始熔融,在实验的温度压力范围内,熔融程度为10%～30%。随熔融程度的升高,部分熔融后残余岩石倾向于向富镁、低铁、低钙、低硅的趋势演化,而部分熔融产生的熔体则倾向于富镁、富铁、低铝、低硅的趋势演化。在岩石化学图解上本次实验中二辉橄榄岩部分熔融产生的熔体化学组成与汉诺坝地区拉斑玄武岩的组成相近。随熔融程度升高,熔体具有从苦橄质→玄武质演化的趋势。     

俯冲带部分熔融

俯冲带是地幔对流环的下沉翼,是地球内部的重要物理与化学系统。俯冲带具有比周围地幔更低的温度,因此,一般认为俯冲板片并不会发生部分熔融,而是脱水导致上覆地幔楔发生部分熔融。但是,也有研究认为,在水化的洋壳俯冲过程中可以发生部分熔融。特别是在下列情况下,俯冲洋壳的部分熔融是俯冲带岩浆作用的重要方式。年轻的大洋岩石圈发生低角度缓慢俯冲时,洋壳物质可以发生饱和水或脱水熔融,基性岩部分熔融形成埃达克岩。太古代的俯冲带很可能具有与年轻大洋岩石圈俯冲带类似的热结构,俯冲的洋壳板片部分熔融可以形成英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩。平俯冲大洋高原中的基性岩可以发生部分熔融产生埃达克岩。扩张洋中脊俯冲可以导致板片窗边缘的洋壳部分熔融形成埃达克岩。与俯冲洋壳相比,俯冲的大陆地壳具有很低的水含量,较难发生部分熔融,但在超高压变质陆壳岩石的折返过程中可以经历广泛的脱水熔融。超高压变质岩在地幔深部熔融形成的熔体与地幔相互作用是碰撞造山带富钾岩浆岩的可能成因机制。碰撞造山带的加厚下地壳可经历长期的高温与高压变质和脱水熔融,形成S型花岗岩和埃达克质岩石。     

压力对辉长岩矿物反应和部分熔融影响的实验研究

本文在高温高压条件下,开展了辉长岩矿物反应与部分熔融实验,利用偏光显微镜与扫描电镜对实验样品微观结构观察,研究实验中的新生矿物与熔体的分布;通过电子探针分析熔体成分特征。实验结果表明,在低压(300MPa)条件下,静压和塑性变形实验样品中,单斜辉石以固体反应方式生成橄榄石,在高压(1300MPa)塑性实验中所有实验样品都没有发现新生矿物颗粒,这与相图中低压条件下斜长石与橄榄石稳定共存,而高压下斜长石-辉石稳定共存相吻合。高压塑性变形条件下,单斜辉石和黑云母首先发生部分熔融,随着温度增高,斜长石逐渐参与熔融,熔体呈薄膜状分布在矿物颗粒边界,熔体成分依赖于参与熔融的矿物成分,表明出现的熔体为非平衡熔融结果。     

变泥质岩递进部分熔融作用的构造物理学效应

在南内华达岩基中,晚中生代花岗岩的侵位导致表壳岩广泛的变质及部分熔融,形成混合岩杂岩体。对伊萨贝拉湖南羊圈混合岩杂岩体构造的野外观测和应变测量表明：①变泥质混合岩和鹅卵石砾岩记录了类似强度的应变;②变泥质岩发生了递进部分熔融,表现为离羊圈花岗闪长岩岩体的距离越远,部分熔融程度越低;③随部分熔融程度的变化,变泥质岩的应变承载构造也逐渐从混合岩带的弱相承载构造（IWL）往强相承载构造（LBF）过渡;④在同岩浆构造作用中,浅色体的流变学性质与鹅卵石砾岩中泥质组分相当,为应变的主要承载体。该结果表明：在高级变质岩区中,部分熔融程度是否足够高及熔体能否形成互相链接的网络,是高级变质岩的流变学强度发生突降、深部岩石发生侧向流动的前提。     

1.0 GPa、高温下岩石熔融玻璃的弹性波速测量及其地球物理意义

利用超声波反射法,在1.0GPa、最高温度分别达900℃和730℃条件下,测量了岩石成分从酸性到基性的7种熔融玻璃的纵波波速(vp)和横波波速(vs)随温度的变化。实验过程证明,高压下升温过程中样品被压缩导致了样品中弹性波走时减少,而降温过程中样品长度基本保持不变。结果显示,1.0GPa下,随实验温度升高,不同成分玻璃的vp首先以-0.2×10-3km.s-1.℃-1到-0.7×10-3km.s-1.℃-1不等的速率缓慢降低,而其vs多以-0.1×10-3km.s-1.℃-1速率随温度升高而降低。当温度高于玻璃转变温度(Tg)后,玻璃的vp开始以-0.8×10-3km.s-1.℃-1到-3.6×10-3km.s-1.℃-1不等的速率快速下降。根据玻璃vp随温度变化速率的改变,拟合出这几种玻璃的转变温度从584℃到654℃。由实验获得的玻璃波速,利用Voigt-Reuss-Hill(VRH)平均计算出下地壳岩石中玻璃的存在将降低岩石的波速,并由此为下地壳低速层提出一种新的解释,即非晶质体的存在可能在下地壳形成地震波低速层。     

泥质岩变质脱水作用的高温高压实验研究

研究表明,大洋沉积物或陆壳岩石可以发生俯冲作用进入俯冲带深部[1-3].该过程中岩石的含水矿物发生了变质脱水作用和相转变,所产生的流体是俯冲带流体的重要来源[4]并对俯冲带岩浆产物的地球化学特征有标志性的影响.为了深入揭示陆壳物质在俯冲带温度-压力条件下的变质脱水作用和该过程中发生的微量元素变化,我们开展了泥质岩变质脱水作用的高温高压实验研究.     

高温高压下辉石岩的电导率实验研究

使用YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和1260阻抗／增益-相位分析仪,在1．0～4．0GPa和773～1134K下用阻抗谱法就位测定了辉石岩的电导率。实验结果表明,电导率对频率具有很强的依赖性;温度是决定辉石岩电导率的一个重要物理参数,电导率随着温度升高而增大,lgσ与I／T之间符合Arrenhius关系式;随着压力升高。电导率降低,活化焓和独立于温度的指前因子亦降低。     

塔里木盆地岩石高温高压下波速的实验研究及其地质意义

给出了塔里木盆地多种岩石样品在高温高压下弹性波纵波波速(Vp)的实验室测量结果。在最大压力为2 GPa,常温下样品的Vp范围从6．007-6．803 km·s-1时,最大值为安山质火山碎屑岩;当温度为600℃,Vp范围从 5．871-6．658 km·s-1时,其最大值是安山岩。结合地震转换波速度结构等资料,分析认为塔里木盆地地壳结构在大部分地区可三分:上地壳为花岗质变质岩为主;中地壳以花岗闪长岩为特征;下地壳是以安山玄武质成分为特征的岩层。     

冀西北万全地区大麻坪地幔岩包体高温高压弹性波研究及其地质意义

对河北大麻坪碱性玄武岩及其内的辉石岩和二辉橄榄岩包体进行了不同温压条件下的弹性波速测定。结果表明,岩石波速与压力正相关,与温度负相关;相同条件下二辉橄榄岩的弹性波速最大,辉石岩次之,玄武岩最小。在1.4GPa压力下获得二辉橄榄岩和辉石岩的弹性波速分别为7.87km/s和7.47km/s,最接近壳幔过渡带的弹性波速。而现代地球物理资料显示该地区莫霍面深度为32km,认为26Ma以来,该地区发生了大规模的岩石圈减薄地质事件。     

高温高压和不同氧逸度下二辉橄榄岩电导率实验研究

在一定热力学条件下矿物和岩石电导率的实验室就位测量能够帮助对已有的大地电磁测深结果进行合理解释,从而一方面为人们探索地球内部物质的化学组成、矿物组成和相态组成,地球内部物质的结构构造,以及地球内部的热结构等地球内部物质的组成和性状提供大量信息,另一方面,亦是人们认识地球内部物质的相变、熔融、脱水、扩散、流变、能量传输以及物质间相互作用等过程极为重要的研究手段.     

含水大陆下地壳的部分熔融：大别山C型埃达克岩成因探讨

       根据大陆下地壳的成分、含水基性岩体系部分熔融的基本原理和实验岩石学资料,本文对大陆下地壳的熔融机制展 开了讨论,并在此基础上对比实验熔体与大别山C 型埃达克岩的成分,进而探讨约束源岩成分、熔融的温压条件和部分熔 融程度。研究结果表明,大陆下地壳总体上是中- 基性（SiO2　50%~60% ）和含少量水的,在缺乏流体相条件下伴随含水 矿物脱水的部分熔融是下地壳产生含水长英质熔体和无水残留体的主要机制。角闪岩在中等压力下（1.0~1.2 GPa,相当于 35~40 km）理论上能够产生石榴石含量超过~20% 的熔融残余,从而使得与之平衡的长英质熔体具有低Y,高Sr/Y 和La/Yb 比值等埃达克岩特征。基于水活度模型和变质基性岩p -t 相图的估算显示,含有40%~60% 角闪石的源岩（含水0.8%~1.2%） 在~950 ℃能够得到最大为15%~20% 的熔体,该熔体分数满足熔体分离的要求。大别山C型埃达克岩主要为高钾钙碱性系 列（K2O 3.5%~5%）,与实验熔体成分的对比可知,其无法由低钾源岩在合理的部分熔融程度形成。根据钾在角闪岩部分熔 融过程过表现为强不相容元素的原理,利用合理假设的残余体组合得到的分配系数,估算K2O 含量为~1% 的源岩在熔融程 度为15%~20% 的情况下能够得到类似大别山C 型埃达克岩成分的熔体。     

高压下斜长角闪岩部分熔融对v_p的影响

高温高压下岩石弹性波速原位测量是研究地壳结构和探讨地震波低速层形成机制的重要手段。前人通过高温高压岩石部分熔融条件下的弹性波速原位测量,证实了高温下岩石中发生的矿物脱水和部分熔融是地震波低速层的重要成因之一。然而,目前的研究多集中在高温高压     

铬铁矿预富集和上地幔部分熔融关系的实验研究

用合成地幔岩为原始材料，在温度１２２５℃和严格控制氧分压１０＾－５－１０＾１２ａｔｍ条件下，对上地幔部分熔融作用与铬铁矿预富集关系进行实验研究。实验结果表明：（１）在达到稳态熔融结构时５％－８％的玄武质硅酸盐熔体主要存在矿物三联点之间，它为铬元素从地幔岩中萃取运移和预富集提供了先决条件；（２）在部分熔融过程中原岩的尖晶石和辉石提供的铬元素相结合，形成了富铬尖晶石和铬铁矿。