褐钇铌矿族矿物变生非晶态的高温相变研究

采用高温X射线衍射分析和退火结晶实验，研究了褐钇铌矿族矿物变生非晶态的高温相变关系。确认自然界稳定存在T（四方）和M（单斜）两种变,体，高温下还存在另一个四方变体T′。T，M和T′三者间关系为：T＞730－880℃／→T′＜730－880℃／→／←M。相变湿度受A组阳离子的平均离子半径控制。进而讲座了T和T′的结构差异，并指出相对于T′的晶格畸变是T相室温稳定的原因。此外，还讨论了变生非晶态的结构，提出了鉴定变生非晶态原生相的有效方法，并在白云鄂博矿床中鉴定出本族矿物6种12个亚种矿物，首次给出了本族矿物新成员－－T－褐钕铌矿的X射线粉晶数据。     

海泡石相变的粉晶 X 射线衍射研究

摘 要　 利用粉晶 X 射线衍射分析方法‚研究了海泡石在热处理过程中的相变特征。研究发 现‚海泡石在受热后将向滑石转变‚并可分为4个阶段：室温～200℃‚为海泡石相;300～ 700℃‚为向滑石转化的过渡相;800～900℃‚为混合相;900～1000℃‚为顽火辉石相。     

异极矿热相变过程的高温原位拉曼光谱

利用高温拉曼光谱技术,对异极矿进行了原位拉曼光谱的测试和研究。结果表明,异极矿加热至800 K时,与结晶水(H₂O)中O-H伸缩振动对应的3 470 cm^-1特征拉曼谱峰消失,但标志硅酸盐骨架[Si₂O^₇] (Q1)结构的特征谱峰926 cm^-1未受影响,表明结晶水的丢失并不影响异极矿的整体结构。当加热至1 050 K,反映结构水O-H伸缩振动的特征峰3 580 cm^-1消失,与Q1结构单元Si-Onb对称伸缩振动相对应的特征峰926 cm^-1强度逐渐减小,并出现与Q0相对应的852.4 cm^-1特征峰。这表明加热到1 050 K时,异极矿开始出现相变。当升温达1 100 K以上,结构水(OH)的特征谱峰(3 580 cm^-1)消失,与Si-Onb对称伸缩振动对应的特征拉曼谱峰变为855 cm^-1,这标志着异极矿原有的Q1结构已完全转变为硅锌矿的Q0结构 ([SiO₄]结构),也就是说异极矿已完成向硅锌矿的转变。     

离子交换水钠锰矿矿物学特征及高温相变研究

以MnSO₄为原料,以空气为氧化剂在碱性条件下合成K型水钠锰矿,并进行离子交换实验。能谱结果显示:Ba²⁺、Pb²⁺、NH⁺₄和Ag⁺能够全部置换层间的K;而Li⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺和Cd²⁺离子交换样品仍残留1%～3%的K。XRD和红外光谱结果显示,除Ag离子交换样品外,其它样品均保留了水钠锰矿的层状结构,但是离子交换过程中,矿物结晶度以及锰氧八面体的有序度均有一定程度的变化。差热-热重结果显示,离子交换样品在150～250℃和500～700℃有显著的物相变化和结构调整。层间离子半径和性质决定了高温相变产物。在650℃煅烧后,K⁺、Ba²⁺、Na⁺、Pb²⁺和Ag⁺等大半径离子交换样品生成具有(2×2)型或(3×3)型孔道矿物;而小半径离子不足以支撑水钠锰矿的层状结构,高温时发生分解生成低价态锰氧化物,其中Mg²⁺、Ca²⁺、Cd²⁺和Zn²⁺离子交换样品分解生成黑锰矿,Cu²⁺、Ni²⁺、Li⁺和NH⁺₄离子交换样品则分解生成方铁锰矿。     

膏岩三轴压缩试验及高温相变特征研究

采用伺服刚性试验机对天然膏岩开展三轴压缩试验,研究了温度及围压对膏岩强度及变形特性的影响。结果表明,膏岩在不同围压下均具有良好的塑性流动特性,加载后无明显的剪切破坏面,而是出现明显的侧向膨胀。根据三轴试验结果,利用摩尔-库仑定律得到了膏岩的强度准则及抗剪强度参数。升高温度导致膏岩强度降低,且高温下石膏发生晶型转变,从二水石膏脱水转变为半水石膏,利用扫描电镜和X衍射对此过程进行了研究。脱水过程导致瞬间孔隙应力增加,膏岩破坏特性由延性转变为脆性。随着持续加载,破裂断面逐渐愈合。膏岩显著的塑性流动能力及快速的裂隙愈合能力对于天然气盖层的封闭稳定性具有重要意义。     

天然文石-方解石的高温相变及热膨胀性质

利用高温粉末X射线衍射研究了高纯地质成因文石从室温到1 073 K的相变过程以及文石和方解石的热膨胀性质,并分析了地质成因与生物成因文石的差异和影响因素。结果表明:斜方晶系的文石在693～733 K转变为三方晶系的方解石,相变临界温度为723 K,摩尔体积增加5.97%;文石在300～663 K的体积热膨胀系数α(V)(10-5/K)随绝对温度T(K)的变化规律为:α(V)=3.59(79)+7.17(170)×10-3T,文石的热膨胀具有强烈的各向异性[轴向热膨胀系数α(c)α(b)α(a)];方解石在733～973 K的热膨胀系数α(10-5/K)为:α(V)=3.78(25),α(a)=-0.27(2),α(c)=4.31(29),a轴具有负热膨胀。生物成因的文石相变温度比合成和地质成因文石低60～140 K,粉末状文石相变温度低于单晶和未被破坏的整块文石;粉末状的生物成因文石和方解石与非生物成因的文石和方解石的热膨胀系数接近,然而整块的生物成因的文石有更小的热膨胀系数。     

硬石膏的高温相变和结构研究

本文研究了煅烧硬石膏的结构及硬石膏的高温相变。发现不同温度煅烧的硬石膏晶体结构及显微形态是相同的,仅存在不同程度的晶格畸变和晶粒尺寸的差异。硬石膏的高温相变是可逆相变,二者的转变温度略有差异。     

高温高压下Mg2SiO4-MgAlO4体系相变的实验研究

采用多顶砧高压实验装置研究了Mg2SiO4-MgAl2O4体系在压力为22 GPa,温度为1550～1750℃条件下的相变,并考查了Al2O3在γ相中的固溶度.结果表明,随着体系中MgAl2O4组分含量的增加,相组合发生了变化,依次为γ相+镁铝硅酸盐固溶体+方镁石→镁铝硅酸盐固溶体+方镁石→镁铝硅酸盐固溶体+方镁石+刚玉固溶体;镁铝硅酸盐固溶体具有石榴子石结构,其化学成分随着体系中共存相的改变而有所变化;Al2O3在γ相中的固溶度很低(其重量百分比＜0.8%),因此,在Mg2SiO4-MgAl2O4体系中Al2O3可能对γ相超尖晶石分解转变的压力不会有很大的影响.     

石英—α型SiO2高压相变的分子动力学研究

采用在经典离子晶体作用势中附加Morse势，并进行必要的量子化修正,对石英－α型SiO2结构随压力变化特性进行分子动力学计算模拟，获得了压力高于24．6GPa，从晶相向非晶相相变模拟结果，并利用其离子间相互作用势、摩尔体积变化、键角等重要信息对模拟结果作了深入的探讨，获得了与实验结果较一致的模拟结果。     

四川新康风化淋滤型海泡石的热相变研究

以四川新康风化淋滤型海泡石为研究对象，利用X射线衍射分析和红外光谱分析技术，对海泡石的热相变过程及特征进行了研究。结果发现，四川新康风化淋滤型海泡石的相变过程与沉积型、热液型海泡石相变过程明显不同，其相变过程可以划分为两个阶段：800℃以下保持海泡石相；800℃以上海泡石相转化为斜顽辉石相。     

钇铝石榴石晶体高压相变研究

采用金刚石压砧高压设备,对立方结构掺钕钇铝榴石多晶进行高温高压相变研究。实验分同时加温加压、独立加压、独立加温三类。对压力温度作用后相变产物进行了 X 射线衍射研究,对相变前后样品的配位数、晶体结构、晶胞参数、体积、密度进行了对比。     

AlPO4高温高压相变研究

利用配有电阻炉外加热装置的金刚石对顶砧及紧装式六面顶高压容器,在500—1700℃和常压至17.8GPa温压范围内,对AlPO₄进行了实验研究。常压下,磷铝石(石英型AlPO₄)向鳞石英型AlPO₄转变的温度约为778℃,鳞石英型向方英石型AlPO₄转变的温度约为1100℃,块磷铝石α-β相转变的温度为586℃。在5.4 GPa和1300℃以下,块磷铝石保持稳定,在5GPa和大于1700℃时,发现AlPO₄分解为Al₂O₃,(刚玉)和P₂O₅鳞石英型AlPO₄在6GPa及500℃转变成斜方晶系新相,新相在室温常压下的晶胞参数为:a=4.930Å,b=7.200Å和c=6.165Å,鳞石英型AlPO₄及块磷铝石在11GPa以上均变为NiSO₄型结构。文中讨论了AlPO₄与SiO₂的异同,并给出了一个AlPO₄可能的相图。     

NaAlSiO4高温高压相变及产物的X射线衍射研究

采用多顶砧静态高温高压实验装置和X射线衍射分析方法研究了合成霞石NaAlSiO4在压力为22．25GPa,温度为1200—2000℃条件下的相变及其产物的晶体学特征,结合前人研究成果探讨了NaAlSiO4的高温高压相变过程和CaFe2O4型NaAlSiO4的稳定性及其地质意义。结果表明,合成霞石NaAlSi04在23GPa,1500℃时就可以完全转变为CaFe2O4型NaAlSiO4。结合前人的研究成果可以认为：CaFe2O4型NaAlSiO4在地幔深部可以稳定地存在,并对Na、Al在深部的赋存具有重要意义;随着温度压力条件的变化,CaFe2O4型NaAlSiO4的晶体学参数(晶格常数、晶胞体积和计算密度)发生变化,但变化的幅度不大。     

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。     

勃姆石的热相变及其降氟作用研究

笔者于1985年春,发现了我国迄今报道的品位最高的勃姆石矿。将勃姆石在650℃下焙烧0.5—1h,则可相变生成γ-Al₂O₃,其比表面积最大,利用这样的γ-Al₂O₃,可以有效地除去水中过量的氟。该工艺的水处理费用较低,有可能为高氟水地区的饮水降氟提供一条新途径。     

辉石相变的矿物物理特征及滑石瓷老化机理的探讨

本文采用X射线衍射物相定量分析,透射电子显微镜及X射线电子能谱分析研究了原顽辉石→斜顽辉石的相变特征,提出了滑石瓷老化的实质是当原顽辉石Pbcn相向斜顽辉石P2_1/c相转变时,由于体积缩小和钡玻璃相拉应力的减少,导致滑石瓷表面产生微裂缝,从而加剧老化的过程。     

高温高压下玄琥质淬火玻璃的折光率研究

在１．００－３．５０ＧＰａ、１５００－１７００℃的温压范围,以福建闽清碱性玄武财ＦＭ－９１为初始物料,进行了高温高压熔融实验,通过对淬火玻璃的成分和折光的研究,发现压力的发迹对折光率的变化有着较大的影响,而温度的改变基本不影响折光主,并讨论了在成分不变的前提下,温度和压力的改变对熔体结构的可能影响及意义。