高温高压下氯化钠化学反应的拉曼光谱表征

氯化钠(NaCl)是一种典型的离子化合物,它的高温高压行为研究对高压物理和化学具有重要的基础和应用意义。为探索NaCl在高温高压下的化学反应性,我们利用金刚石压腔高压装置和双面激光加热技术在85 GPa压力范围内对NaCl样品进行(1800±300) K高温处理,并对淬火后的样品进行拉曼光谱测试。实验结果表明,在压力大于31 GPa时, NaCl分解为斜方结构的NaCl₃ (Pnma)和四方结构的Na₃Cl (P4/mmm)。NaCl高温高压下分解产生非1∶1化学配比的NaCl₃和Na₃Cl等非常规化合物,表现出与传统认识截然不同的高温高压性质。这一化学反应表明高温高压下Cl-Cl共价键、Na-Na金属键与常规Na-Cl离子键竞争的结果,可能更有利于NaCl₃和Na₃Cl组合的稳定出现。金刚石压腔实验中NaCl样品层中存在较大温度梯度,使得样品体系处于一种非平衡状态,这种非平衡态可能是本研究中观察到NaCl发生分解反应的关键。另外,样品体系中用作激光吸收材...     

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。     

高温高压下水的剪切粘滞度的平衡分子动力学计算

本项工作用ＴＩＰ４Ｐ模型对水分子进行了平衡分子动力学模拟。根据Ｇｒｅｅｎ－Ｋｕｂｏ理论,计算了温度从６５２Ｋ到８１４Ｋ,密度从０．５３６０ｇ／ｃｍ３到０．８６３８ｇ／ｃｍ３六个不同温度和密度水的剪切粘滞度,并和实验值进行了对比。在所计算的温度和密度范围,平衡分子动力学计算结果与实验值的平均绝对值差别为１５％,好于使用非平衡分子动力学方法获得的粘滞度值。平衡分子动力学的方法将是获得地学中高温高压下流体输运性质的重要途径。     

高温高压条件下水镁石相变的拉曼光谱研究

本文应用金刚石压腔装置结合拉曼光谱分析技术原位观测了高温高压条件下水镁石的结构变化特征。结果表明：常温升至300℃过程中,随温度升高,水镁石中表征H-O对称伸缩振动的3652 cm-1拉曼特征峰向低波数移动,拉曼特征峰波数与对应的体系温度呈现良好的线性相关关系。常温条件下体系加压过程中,当压力升高至1.19 GPa时,水镁石中表征H-O振动的3652 cm-1拉曼峰向高波数移动并逐渐消失,同时产生表征方镁石的1078 cm-1拉曼特征峰,表明水镁石脱水相变为方镁石。随后压力降低过程中,表征水镁石H-O振动的3652 cm-1拉曼特征峰没有重新出现,脱水相变过程不可逆。     

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。     

矿物中元素迁移变化的高温高压实验研究

实验证实,岩块在高温高压受力变形后,其矿物中的元素将发生迁移和变化,在相同条件下,同一矿物中的不同元素或相同元素在不同矿物中具有不同的迁移和变化规律。实验结果说明,就许多内生金属矿床成矿作用而言,构造及构造变形不仅为成矿热液的运移、沉淀提供场所,而且在某种程度上能促使成矿元素的活化、分异甚至富集。      

微细浸染型金矿矿后热液和表生溶液的物理化学条件研究

通过成矿热液、矿后热液和表生溶液形成的冷液矿物的包裹体成分、温度和盐度测定,作了有关的系列热力学参数计算,探讨了溶液的低温地球化学特征和变化规律。研究表明：成矿期和矿后热液均为弱碱性,但进入表生溶液则转为弱酸性;在表生作用过程中,矿后热液和表生溶液的ｌｇｆ（Ｈ２）、ｌｇｆ（ＣＨ４）和ｌｇｆ（ＣＯ）均较成矿期明显下降,尤以ｌｇｆ（ＣＨ４）最显著,相反,ｌｇｆ（Ｓ２）则有明显提高;从含硫原子团的性质看,成矿期热液主要含Ｈ２Ｓ和ＨＳ－,而矿后热液和表生溶液主要含ＳＯ２－４、ＫＳＯ－４和ＮａＳＯ－４。这些特征和变化直接影响和制约金在表生作用过程中的迁移形式以及原生矿石向氧化矿石的转化机理。     

Na2SnF6水解反应的高温高压实验方法研究

用四种不同类型高压釜研究Na2SnF6在200--647℃,、1kbar条件下的水解特征。实验表明,淬火速率影响实验结果的精度。快速淬火高压釜及金袋摇摆釜是研究这类化学平衡反应的理想设备，采用水解法可获得水解常数及热焓。     

对矿物包裹体溶液性质的新认识——兼论含矿溶液是酸性溶液的地质证据

对金属矿床成矿溶液的性质 ,特别是 pH值 (酸碱度 )的确定 ,是认识含矿溶液的成因、成矿条件和成矿机理的关键。目前对成矿溶液性质的研究主要局限在对围岩蚀变矿物包裹体的测定方面 ,并得出近中性热卤水成矿的结论。作者认为 ,多数围岩蚀变矿物的包裹体溶液不能代表原成矿溶液的性质 ,“近中性的热卤水成矿”的认识有误 ,应是酸性水形成的含矿溶液成矿 ,并从矿物包裹体溶液的特征、Roedder的高金属含量的矿物包裹体溶液的发现、氢氧同位素资料、矿物包裹体中高卤水溶液的起源以及成矿溶液的演化机理等方面论述了酸性金属含矿溶液的成因及成矿演化过程。     

蛇纹石化碱性橄榄石玄武岩、水和氢氧化钠溶液的高温高压实验研究

蛇纹石化碱性橄榄石玄武岩、水和氢氧化钠溶液的高温高压实验研究宋茂双（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词高温高压碱性玄武岩Ｐ波速度熔融－结晶蛇纹石脱水温度作者测量了高温高压下蛇纹石化碱性橄榄玄武岩的Ｐ波速度、蛇纹石脱水温度和Ｈ２Ｏ及Ｎａ...     

喀喇昆仑公路沿线地表水理化特征分析

研究喀喇昆仑公路沿线地表水环境基本特征,为公路改扩建施工中开展水环境保护提供支持.2008年9月-2009年10月在喀喇昆仑公路沿线的印度河、洪扎河和红其拉甫河采集地表径流样,分析了样品中pH值和悬移质浓度,现场监测了水体透明度.结果表明:所有样品的pH值介于6.7~7.5之间,悬移质浓度分布在0~1 841 mg.L-1之间,水体透明度在2~107 cm.公路沿线地表径流的pH值基本呈中性,pH值的变化受补给的冰川融水pH值的时空变化规律影响;地表径流中悬移质是影响水体透明度的主要因素.监测数据还显示,气温影响下的冰川融水径流形成的水文过程是悬移质时间变化的主要控制因素,3条河流中悬移质浓度存在明显的空间分布规律,其中红其拉甫河中上游河段水中悬移质浓度含量较低,是喀喇昆仑公路改扩建工程施工中水环境保护的重点河段.     

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.     

陕西略阳玄武岩连续纤维的物化性能

通过热重-差示扫描量热分析法和旋转法对陕西略阳玄武岩原矿的化学成分、熔化过程中析晶的上下限温度、熔化的黏度-温度变化等物理化学性能作了定性的分析与研究。确定出该矿区的玄武岩可以用来制备玄武岩连续纤维,并进一步确定出略阳玄武岩样品析晶的上限温度为1271℃。同时根据样品的黏度-温度变化规律最终得出样品的最佳成形温度为1320～1340℃。利用这些数据可为进一步研究开发和合理利用玄武岩资源提供理论依据。     

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%。     

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。     

珊瑚羟基磷灰石人工骨物理化学性质研究

将天然矿物材料珊瑚经自行设计的创新工艺流程“热液交换反应”合成出珊瑚羟基磷灰石(CHA)。利用扫描电镜、电镜图像处理、扫描电镜能谱、化学分析、ICP-AES和X射线衍射等方法测定其物理化学性质,并应用于临床。自行研制的CHA人工骨色白,孔隙率为25.87%~53.58%,与人骨及原珊瑚的孔隙率近似,莫氏硬度为3~4,抗压强度4.87~12.31MPa。化学成分:CaO=53.13%~64.09%,P2O5=35.52%~46.48%),CaO/P2O5=1.143~1.804。ICP-AES分析共测定24种微量元素,除Ca、P、K、Na、Al及Sr含量较高外,Pb、Co、Ni、Ba、Mn、Cr、Th、V、Cu、Ti、Mo、Zn、Mg、Nb、Be、Sc、Na和Li等,其质量分数均在(n~10n)×10-6范围,为人体所能承受含量。测试结果表明,人工骨色泽、孔隙结构和化学成分与人骨相近,具良好的生物相容性和骨传导性。临床应用60余例,无毒,无副作用,成骨能力强,是一种良好的骨移植替代品。     

高温高压法合成金刚石微区原位碳同位素及阴极发光特征

当前大量的研究集中在天然产出的金刚石上,而人工合成金刚石的研究往往容易被忽视.对人工合成金刚石进行详细的研究,结合已有天然金刚石的认知有利于揭示天然金刚石形成过程,有利于天然金刚石的鉴定.本研究综合利用显微镜、纳米离子探针、拉曼光谱、阴极发光等分析技术,对人工合成金刚石的晶体结构、包裹体、微区碳同位素、以及阴极发光图像等特征进行了详细的研究.研究揭示其阴极发光图像与天然宝石级金刚石有明显的区别,二次离子探针数据进一步表明其阴极发光图像的明暗差异与金刚石中微量元素氮的含量高低有关.