高温高压下岩石电导率不同测量方法的实验对比——以二辉橄榄岩为例

利用YJ-3000t紧装式六面顶压机,在1.0GPa、500～900℃和2.0GPa、500～950℃的实验条件下,同时采用交流阻抗谱法(AC0.05～10-6Hz)、直流法(DC)和单频交流法(0.1Hz)三种方法对采自河北大麻坪玄武岩中的尖晶石二辉橄榄岩进行了电导率的实验测量.实验结果表明:在实验的温度和压力范围内...     

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.     

高温高压菱镁矿电导率实验研究

在俯冲带中,菱镁矿相比于其他碳酸盐矿物会在更高的温度压力环境下稳定存在,常被认为是地球深部碳循环的主要载体,其电学性质的研究对俯冲带及地球深部的电性结构具有重要的意义。本文在YJ-3000t高温高压设备上利用Solartron-1260阻抗/增益-相位分析仪,在1～3 GPa和773～1173 K条件下,对天然菱镁矿的电导率进行了原位测量。实验结果表明,在实验条件下,天然菱镁矿的电导率在10^-2～10^-7 S/m范围内,菱镁矿的电导率对温度有很强的依赖性,随着温度的升高,电导率增大,电导率与压力的关系呈正相关,随着压力的升高而增强。结合前人的研究成果及样品电导率随温度、压力的效应和活化能,可推断天然菱镁矿导电机制为大极化子导电。     

高温高压下叶蜡石脱水电导率实验

在压力为1.0～4.0 GPa、温度为873～1 223 K下采用Sarltron-1260阻抗/增益-相位阻抗谱分析仪测定了叶蜡石的电导率.实验结果表明,电导率与温度间的关系符合Arrenhius关系式;叶蜡石的脱水引起电导率的突然变化,使电导率急剧上升;脱水前,电导率随着压力增大而减小,其导电机制为电子导电;脱水后,电导率随着压力增大而增大,其导电机制为离子导电.     

高温高压下石英砂岩的电导率实验研究

利用交流阻抗谱实验技术,在0.5~2.0 GPa、573~873 K和10-1~106 Hz条件下,借助YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Solartron-1260阻抗/增益-相位分析仪测定了石英砂岩的电导率。实验结果表明:在测定的频率范围,样品的复阻抗的实部、虚部、模和相角对频率有很强的依赖性。随着温度升高,电导率增大,lgσT与1/T之间符合Arrhenius线性关系。通过拟合计算,获得了表征样品电学性质的指前因子、活化焓、活化能、活化体积等物性参数。杂质离子导电机制对高温高压下石英砂岩的导电行为提供了合理的解释。     

石榴辉石岩的电导率及对岩浆底侵的约束

河北汉诺坝新生代玄武岩携带的石榴辉石岩为岩浆底侵于上地幔顶部40～45 km形成的堆晶岩,是壳-幔过渡带的典型样品。本文使用Solartron 1260阻抗分析仪,测量1.2 GPa和380～900 ℃下石榴辉石岩WD958的电阻率。样品电导率(σ)与温度的关系遵守Arrhenius方程: σ=σ₀exp(-ΔH/kT),其中T是样品的绝对温度,k是Boltzmann常数,指前因子σ₀为97.5 S/m,活化焓ΔH为1.27 eV。使用傅立叶红外光谱仪测定样品中单斜辉石的平均含水量为117×10^-6 H₂O,橄榄石无水,石榴子石的含水量因蚀变无法测定。使用Hashin-Shtrikman平均方法计算样品WD958的电导率,发现样品可看作由含水单斜辉石、无水石榴子石和无水橄榄石组成的高阻集合体,电导率同时受小极化子导电和质子导电的影响。如果原位的石榴辉石岩的矿物含水量保持平衡,其电导率将提高1个数量级,质子导电成为主控导电机制。石榴辉石岩在高温的壳-幔过渡带(～1 000℃)表现为高导层,而在正常地温梯度下,与尖晶石二辉橄榄岩的电导率近似,为高阻层。因此,在岩浆底侵作用下,电性上的壳-幔边界将随着温度和含水量的变化而改变。     

高温高压和不同氧逸度条件下斜方辉石电导率的实验研究

在1．0～4．0GPa和1073～1423K及不同的氧分压条件下，借助YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Sarltron-1260阻抗／增益-相位分析仪，就位测定了斜方辉石的电导率。氧逸度控制由Ni＋NiO、Fe＋Fe3O4、Fe＋FeO和Mo＋MoO2四种固态氧缓冲剂完成的。实验结果表明：①在所选择的频率范围内（10^-1～10^6Hz），复阻抗对频率有很强的依赖性;②随着温度（T）升高，电导率（σ）增大，logσ与1／T之间符合Arrenhius关系；     

高温高压下叶蜡石脱水电学性质的阻抗谱分析

在1.0、2 .0GPa和873～12 2 3K的温压条件下,借助于12 6 0阻抗增益相位分析仪测定了叶蜡石的电导率,并用阻抗谱原理分析了其微观导电机制。实验结果表明:样品的电导率对频率具有很强的依赖性;电阻率随着温度的升高而减小,电导率随着温度升高而增大,logσ与1/T之间符合Arrenhius线性关系;叶蜡石在1.0GPa和2 .0GPa的压力下脱水温度分别为10 74K和110 1K。根据本次获得的电导率实验结果并结合前人对滑石族所做的工作,得出了与前人不同的结论:滑石族矿物脱水电导率曲线出现了转折点。     

高温高压下辉长岩的电导率实验研究

在 1 .0～2 .0GPa和 3 2 0～ 70 0℃下 ,1 2～ 1 0 5Hz的频率范围内 ,进行了辉长岩的电导率就位测量 ,并用阻抗谱分析了其微观电传导机制。结果表明 ;电导率对测量频率具有依赖性。复阻抗平面上只出现了反映颗粒内部传导机制的阻抗弧 ,在高压下这种机制起主导作用 ,该阻抗弧出现在 1 0 5～n×1 0 2 Hz(n为 1～9的正整数 )的频率范围内。以本实验所获得的电导率结果和前人的工作为依据得出辉长岩不能在中下地壳形成高导层的结论。     

高温高压和不同氧逸度条件下斜方辉石电导率的实验研究

在1.0～4.0GPa和1073～1423K及不同的氧分压条件下,借助YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Sarltron-1260阻抗/增益-相位分析仪,测定了斜方辉石的电导率。氧逸度控制由Ni NiO、Fe Fe3O4、Fe FeO和Mo MoO24种固态氧缓冲剂完成的。实验结果表明:1在所选择的频率范围内(10-1～106Hz),     

高温高压下杂质离子对水晶电导率影响的实验研究

杂质离子往往是影响水晶电导率的主要因素。在2.0GPa和823～1123K的条件下,借助交流阻抗谱法在10-1～106Hz频率范围内,就位测量了水晶Z轴方向的电导率,并用LA-ICP-MS测试了水晶中杂质Na、Al的含量。通过Arrhenius关系拟合,得出2.0GPa和823～1123K条件下水晶的活化焓和指前因子。发现水晶中杂质Na、Al的含量彼此正相关,水晶电导率与晶体中Na含量正相关,且指前因子亦与水晶中杂质Na、Al含量正相关。     

高温高压下电导-温度曲线方法进行蛇纹石的脱水温度测量及其意义

在1．0～5．0GPa压力范围内，运用高温同时高压下电导测量方法确定了蛇纹石的脱水温度。实验结果表明，压力小于2.0GPa时叶蛇纹石的脱水温度随压力的增大呈微弱升高趋势，压力大于2．0GPa时其脱水温度随压力的增大明显降低，意味着较高压力下有利于脱水反应的发生，是俯冲带岩浆作用及地幔交代作用流体的重要来源。蛇纹石脱水后，由于自由水的存在导致其电导明显增加，可能是高导层产生的原因之一。     

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。     

高温高压下粗面玄武岩纵波速度异常原因初探

在１．０－５．０ＧＰａ,温度约１３５０℃条件下测量了福建塔庄粗面玄武岩的纵波速度。结果发现当ｐ〈３．０ＧＰａ,ｔ为５２９－８１６℃,ｐ＝４．０ＧＰａ,ｔ为５３７－８０７℃;ｐ＝５．０ＧＰａ,ｔ为６０７－８０２℃时,粗面玄武岩纵波速度随升高反而升高,显示出异常变化。通过对ｐ为１．０－５．０ＧＰａ条件下的最终实验产物及ｐ＝４．０ＧＰａ,ｔ为５８７,７２４,８８７℃温度点上的实验产物观察表明,实验产物中     

一种高温高压下防止试块爆炸的新技术

本文采用在传压介质（如叶蜡石等）棱边附近埋置加强筋的方法，有效地防止了样品从传压介质中被挤压冲出来，从而提高了实验的成功率。对此方法的防爆原理，及加入加强筋后高压腔中的温度、压力等进行了讨论，实验在立方体高温高压装置上完成，压力测至6．0GPa，温度测至1740℃     

秦岭-大别山壳幔岩石高温高压下的电性特征

首次报导了秦岭-大别山壳幔岩石高温高压下电导率的测定结果。该区中上地壳主要代表岩石(角闪岩、绢云母石英片岩、千枚岩等)在10^-25km的温压条件下,含水矿物出现脱水会引起电导率值升高,认为这是该区出现高导层体的主要原因;中下地壳代表性岩石(片麻岩、麻粒岩、榴辉岩等)由于石英从α相向β相转变,会导致电导率值(σ)下降。在下地壳的温压条件下电导率值一般为10^-2到10^-3S·m^-1;上地幔的代表性岩石由于组成矿物较为基性,电导率值比下地壳高,从0.1到1S·m^-1。     

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。     

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.     

流体包裹体压力计研究之一:高温高压下Na2SO4溶液的拉曼光谱

用金刚石压腔研究了Na2SO4溶液在温度30~400℃、压力90~2400 MPa条件下的拉曼光谱特征。结果表明:温度相同时,SO42-的对称伸缩振动随压力增大向高频方向偏移;而在压力基本相同时,随温度升高则向低频方向偏移。经过数据拟合得到了SO42-对称伸缩振动的拉曼位移与温度、压力的关系为:ρ=190.44Δυp 0.002 7t2 2.901 9t-111.68。该公式可以用来作为流体包裹体的压力计。