高温高压下含水矿物对岩石熔点影响的实验研究

在温度约800—1300℃和压力1.0—3.5GPa下,对加入约2％水的钾质玄武岩和榴辉岩样品的熔融实验研究结果表明,两种岩石的固相线都明显低于干体系同类成分岩石熔融实验研究获得的固相线温度;其中前者由于相对富钾其熔点总体上又低于后者,与已有的研究资料一致。不同的是榴辉岩是随着压力的增大熔点温度增高,钾质玄武岩仅在1.5—2.5GPa和大于3.0GPa压力时其熔点随着压力的增大而增高,在2.5—3.0GPa压力范围内则相反。笔者认为这是由于钾质玄武岩在压力2.5GPa以下,存在着角闪石,2.5GPa以上存在金云母所致,二者矿物特定的成分决定了角闪石具有高于(或接近于)而金云母具有低于湿体系固相线的脱水温度;而含水榴辉岩实验的连续固相线特征则是其角闪石的脱水温度低于或接近含水条件的熔点温度所致。从而造成高压条件下岩石熔点的降低。因此,岩石圈中岩石的成分及其所决定的含水矿物类型和稳定温压条件是控制岩石固相线形式的重要因素,并可以很好地解释深部岩石的部分熔融和地震波低速带的成因。     

镁锰水滑石氧化沉淀法制备及其热分解特性研究

采用氧化沉淀法制备了摩尔比为2∶1、3∶1、4∶1的3种镁锰水滑石,通过粉末X射线衍射、红外光谱和热重-差热分析等手段对合成的样品进行结构表征。研究结果表明,采用氧化沉淀法成功制得了不同摩尔比的镁锰水滑石,且所制得的水滑石结构完整、晶相单一。然后以合成的镁锰水滑石为前驱体,采用XRD表征研究了其在不同温度下热分解产物的物相变化规律。     

透视石的原位高压单晶X射线衍射研究

采用同步辐射光源和金刚石对顶砧(DAC)技术,对透视石进行了室温下的原位高压单晶X射线衍射研究。实验的最高压力为11.7 GPa,在实验压力范围内,未观察到透视石发生相变。随着压力的升高,晶胞体积逐步被压缩,体积压缩率符合三阶Birch-Murnaghan状态方程,拟合获得体模量K0为114.6(5.3)GPa。压力低于9.3 GPa时,c轴的压缩率大于a轴;在9.3~11.7 GPa压力范围内,限制于透视石结构中的水分子在高压下会阻碍硅氧四面体六元环沿c轴方向的扭曲变形,导致c轴的抗压性增强,最终a轴与c轴的被压缩程度趋于一致。通过分析多种含水环状硅酸盐矿物的高压行为,发现高压下结构中水的存在形式对含水环状硅酸盐矿物的弹性性质有重要的影响。     

镁铝铟类水滑石的合成与表征

采用共沉淀法合成了含有金属铟离子的碳酸根型水滑石，研究了沉淀方式、温度、pH值、老化时间和镁铝铟摩尔比这些对镁铝铟类水滑石（Mg-Al-In HTlc)的纯度和结晶度有影响的合成条件。通过XRD及IR表征，结果表明以恒定pH值的高过饱和沉淀法，控制其沉淀和老化温度在65℃、洗涤温度为室温，pH值为10－11.5，老化时间为8h,n(In^3 )/n(M^3 )在0.1-0.8之间可以得到纯度高和结晶好的镁铝铟类水滑石。     

复杂矿石中滑石的测定

含滑石复杂矿石试样经650℃焙烧,使其中绿泥石、菱镁矿等变得能迅速溶于1+1 HCl中,而滑石溶解率很低。残渣用HF-HClO_4或KOH处理,用火焰原子吸收法或滴定法测定MgO,计算滑石量。10余种共存矿物在一定范围内不干扰测定。     

黑曲霉诱导下富镁硅酸盐矿物的溶解和草酸镁石的矿化研究

自然环境中的微生物,需要一些基本的营养元素(如N,P,K,Mg等)来维持正常的生命和生理活动,这种需求会使微生物在长期的自然进化过程中获得某些特殊机制。微生物对矿物的增溶作用便是由此演变而来的一种重要的生长和     

透闪石,滑石拓扑定向反应—龙溪软玉的电子衍射研究

通过对龙溪软玉中矿物纤维所进行的电子衍射研究,发现了透闪石针状晶体中存在众多(010)多链层错,透闪石和滑石以(010)为晶界面形成连生,以及滑石晶体呈纤维状存在;探讨了透闪石退变质为滑石的反应运动学和反应动力学机制;提出了拓扑定向反应系列的理论。     

焙烧水滑石吸附脱除水中硫酸根离子的研究

利用焙烧水滑石对水中硫酸根离子进行吸附性能研究,考查了初始pH值、吸附时间、吸附剂用量等条件对吸附的影响。结果表明,焙烧水滑石对水中硫酸根离子具有良好的吸附能力。X射线衍射分析结果表明,水滑石及其焙烧产物对硫酸根的吸附机理不同。pH值对吸附的影响较大,pH值较低时吸附效果较好。吸附平衡符合Langmuir方程,室温下饱和吸附量为32.895 mg/g。     

肇东陨石高压加热—熔融实验研究

在30kbar压力下进行了肇东陨石的加热-熔融实验。实验结果表明。从840℃至2050℃,陨石中的金属-硫化物相经历了熔融—两相混溶的过程,最终形成一种Fe、Ni、Co、S之比不相等的多相混合物。而陨石中的硅酸盐相经历了热变质—熔融—熔融分异的过程。初熔温度为1610℃,2050℃时熔体发生分异,有富Si、Al的硅酸盐新相分离出来。以上述结果为依据,本文对类地行星早期层圈构造的形成机制进行了探讨和推论。     

高围压条件下孔隙介质渗透特性试验研究

为研究不同围压条件下孔隙介质的渗透性能,利用新研制的高压渗流仪,对大尺寸低渗透性软弱岩进行了系统的试验测试。试验渗透压差波动幅度仅为0.02MPa,渗出端溶液体积变化量测试精度可达0.03mL。通过溶液体积变化与时间的线性关系,稳定渗流量大小可以精确测定。以稳定压差、流量法(即稳压法),试验验证了岩石的渗透系数随着围压的增加而下降,当围压降低时,岩石渗透系数回升,但回升路径低于原始路径。根据轴向应变的变化情况,提出了室内试验应力-渗流耦合过程中渗透性的变化主要是侧向压力使孔隙、喉道产生压缩变形所致。     

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。      

高水压条件下大理岩破坏机理试验研究

锦屏二级水电站深埋隧洞中大理岩洞段处于高水压力和高应力环境中, 该段在施工过程中多次发生严重突水灾害。对该段大理岩的高水压条件岩石力学试验表明, 高水压条件下, 岩石应力-应变曲线在峰值应力附近出现明显平缓段, 应力降大, 岩石峰值强度及脆性破坏后破碎程度随水压力升高而升高, 岩石试件以压致拉裂破坏为主。基于高水压条件下裂纹周边应力解析分析, 认为裂隙中高水压力存在降低了裂隙尖端附近高应力集中效应, 与加载方向一定小夹角范围内的微裂隙尖端附近最大拉应力集中程度接近, 这使得岩石中应变能可进一步积累、压致拉裂型微裂隙数量进一步增加, 岩石呈脆性破坏, 并且破碎程度明显增加。研究工作对深埋隧洞突水灾害防治及强降雨诱发高速滑坡灾害预防具有重要的理论和现实意义。     

球粒陨石富金属Fe—Ni相的高压熔融实验与地核形成机制的探讨

选用吉林陨石富金属相,在3GPa压力、405℃～1850℃温度下,采用两种组装方式进行实验。并与先前肇东陨石全岩样的高压熔融实验进行比较。三个系列实验结果的综合对比表明,高温高压下球粒陨石中金属和硫化物经历了固相扩散、熔融和熔体聚集的过程。固相扩散使金属与硫化物彼此结合,形成了若干个小的FeNi-FeNiS二元系,使其在比Fe-Ni熔点低的温度下熔融形成Fe-Ni-S熔体。该熔体与硅酸盐熔体不相混溶,因而发生自身的合并与聚集。其合并和聚集速率与硅酸盐粘度有关。实验过程中陨石里的磷酸盐矿物可以被还原,使单质P进入金属硫化物相。这些实验结果为讨论地核的形成机理提供了依据。     

矿物在静、动态高压下相变P-T历史的比较研究

通过对球粒陨石的静态高压淬火实验和人工动态高压实验的研究和综合分析，以及对在太空中经受过撞击的随州陨石中矿物发生高压相变的研究，查明了自然界的冲击事件，如星体的相互碰撞和陨石对地球表面的撞击中，矿物发生相变的P-T务件与人工冲击波实验的结果并不一致，而与静态高压淬火实验的结果相似，即前者类似静态高压淬火实验，保压时间较长。能产生高压矿物，后者保压时间极短，无高压矿物形成。因此，能够用静态高压淬火实验的结果来推定天然冲击事件中矿物的P-T历史。     

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。     

岩石圈深部温压条件下萜烷演化的实验研究

在密闭体系中700℃、压力高达3 GPa条件下进行褐煤加水的模拟实验,分析实验产物中的萜烷的变化规律,进而对高压高温下有机质演化进行研究.实验结果表明,相同压力条件下,温度升高有利于有机质的成熟演化;压力增加会抑制或延迟油气的生成和有机质成熟;五环三萜烷ββ生物构型转化为αβ地质构型所需能量比烯烃双键加氢饱和更高.高温超高压条件下,研究样品中C24四环萜烷存在4种同分异构体,含量由高到低依次包括10β(H)-降A-羽扇烷、10p(H)-降A-奥利烷、C24-17,21-断藿烷和10β(H)-降A-乌散烷.高碳数烷烃在地幔高压力条件下仍可以存在,这为认识超压盆地的油气资源与深层油气成藏及保存提供了新的思路.     

辉锑矿-硒锑矿系列的实验研究

合成Sb-S-Se体系中硫、硒代换的实验研究显示,辉锑矿-硒锑矿系列是由于硫-硒代换形成的二元固溶体系列。该系列的两个端元成分分别是Sb2S3与Sb2Se3。在该二元固溶体系列中,硒含量的变化是完全连续的,显示出硒对硫的取代,是以无序取代和完全混溶的方式进行的。故其为一个完全混溶的二元固溶体系列。同时,随硒含量的增加,该二元固溶体系列的矿物结晶学参数有规律性的变化。即晶胞参数a,b,c值与晶胞体积V值、矿物密度D值,均随硒含量的增加而增大。     

Tl—In—S三元系的实验研究

作者通过T1—In-S三元系实验研究,在300℃等温面上发现4个三元固溶体相和2个三元相。4个三元固溶体相的成分变化范围分别是:(Ⅰ)T1_(2C)InS_(16)-T1_(40)In_3S_(33);(Ⅱ)T1_4InS_5—T1_4InS_4;(Ⅲ)T1_8In_2S_7—T1_(15)In_3S_(11)和(Ⅳ)T1_2In_2S_5。2个三元相的成分分别是T1_3InS_3和T1_2In_2S_3。这些相之间的关系清楚地示于T1-In-S相图中。此外,在600℃时合成了三元相T1In_2S_3,并对前人的实验研究进行了补充和修正。