水及其高压相的研究进展

人们通过喇曼光谱、红外光谱、X射线衍射、中子散射、Brillouin散射等各种方法,在各种条件下(如低温、高温、高压)研究了水的结构性质和相行为.Okhulkov等对常温液态水的能量散射X光衍射(EDXD)研究发现,在0.1～200 MPa,水分子间的OO间距rO-O随压力的升高而减小;之后,rO-O随着压力升高而增大,在400～500 MPa时达到初始最大值;然后,随压力的升高而减小.A.KSoper等通过中子衍射研究发现,液态水与冰一样,也有多形现象.     

东秦岭岩石层的地电模型

根据大地电磁测深结果,东秦岭河南叶县-湖北南漳地区的岩石层由4个电性单元组成,其中华北地块南缘为相对高温的低阻区;秦岭北部为低温的高阻异常区;南秦岭为高温的低阻区,岩石层平均厚度仅80km,南秦岭的南部推覆到扬子地块之上达40-50km;扬子地块为相对低温的中等电阻率区,岩石层厚度150-200km．利用秦岭地区地壳上地幔岩石样品高温高压条件下电阻率的测定结果推断了各单元岩石层内电性层可能的岩石组成类型,并建立了剖面通过地区岩石层的地电模型．     

地壳内高导层成因、高温高压下卤水物态及其电导率(二)

探讨了地壳内高导层的碳膜成因说和卤水成因说，中下地壳存在卤水，卤水使碳膜连通，增大了岩石的电导率，因而认为卤水是形成壳内高导层的关键物质，进而探讨了不同浓度的卤水在高温高压下的物态及其电导率变化规律，以及壳内高导层中卤水的封存机制．壳内高导层是壳-幔流体演化形成的.      

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。     

Dehydration Temperature of Serpentine at Elevated Temperatures and Pressures by Electrical Conductivity Method and Its Implications

Dehydration temperatures of serpentine were measured in the pressure range between 1.0GPa and 5.0GPa by using the electrical conductivity metod simultaneously at high temperatures and high pressures.The results show that with increasing pressure th dehydration temperature of antigorite increases slightly below 2.0GPa ,but drops markedly above2.0GPa .This strongly suggests that high pressure would favor the dehydration of serpentine minerals and the water released thereby would be an important source of fluids involved in magmatism in a subduction zone and mantle metasomatism,Meanwhile,the greatly enhanced electric conductivity in the presence of water may be one of the reasons underlying the occurrence of a high-conductivity zone in the lower crust.     

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.     

The Electrical Conductivity of Gabbro at High Temperature and High Pressure

The electric conductivity of gabbro has been measured at 1.0 - 2.0 GPa and 320-700℃, and the conduction mechanism has been analyzed in terms of the impedance spectra.Experimental results indicated that the electric conductivity depends on the frequency of alternative current. Impedance arcs representing the conduction mechanism of grain interiors are displayed in the complex impedance plane, and the mechanism is dominated at high pressure.These arcs occur over the range of 102 - k× 105 Hz (k is the positive integer from 1 to 9). On the basis of our results and previous work, it is concluded that gabbro cannot form any high conductivity layer (HCL) in the middle-lower crust.     

高温高压下斜长岩纵波速度与电导率实验研究

在1.0 Pa、室温到880℃分别采用超声波透射法和阻抗谱法测量了斜长岩的纵波速度和电导率，并对实验产物进行了鉴定分析．结果表明，在680℃，由于斜长岩中的含水矿物绢云母和黝帘石发生脱水反应，岩石的纵波速度开始大幅度下降．在410℃～750℃、12～105 Hz的频率范围内，斜长岩只出现颗粒内部传导．由于脱水产生的自由水主要分布于矿物的三联点或颗粒拐角处，没有形成连通的高导性网络，因此，脱水作用不会导致斜长岩电导率显著增加，也不会改变其电传导机制．地球内部低速层和高导层的形成与演化可能具有非同步性，通过含水矿物脱水可以形成地球内部的低速层，但不一定同时形成高导层．      

高温高压下斜长角闪岩弹性、电学性质及其地质意义

在1.0GPa、室温至700℃条件下,分别采用超声波反射-投射法和阻抗谱法,测量了华北克拉通北缘绿泥石化斜长角闪岩的弹性波纵波速度和电导率.在常温、压力＞0.35 GPa的条件下,斜长角闪岩的弹性波纵波速度与压力呈线性关系,说明此时岩石中的微裂隙已经基本闭合.依据该线性关系,得到常温常压下斜长角闪岩的弹性波纵波速度为6.390 7 km/s,压力系数为0.160 6 km/(s·GPa).在1.0 GPa条件下,斜长角闪岩的弹性波纵波速度与温度呈线性关系,温度系数为-0.000 594 km/(s·℃).在1.0 GPa、200～700℃条件下,斜长角闪岩样品的电导率符合Arrhenius公式,指前因子为25.78～105.32 S/m,活化能为0.57～0.66 eV.利用实验获得的弹性波纵波速度及其温度系数和压力系数以及电导率与温度的关系,结合现今华北克拉通地热学的基本参数,计算得到斜长角闪岩的弹性波纵波速度-深度剖面和电导率-深度剖面,将二者分别与华北克拉通北缘深部地壳的弹性及电性结构进行对比的结果表明:高温高压下绿泥石化斜长角闪岩的弹性波纵波速度与该地区中地壳速度相当,电导率介于中、下地壳范围内.综合来看,实验的绿泥石化斜长角闪岩有可能是组成现今华北克拉通北缘的中地壳岩石之一.     

准噶尔和塔里木盆地不同岩性岩电参数研究

准噶尔盆地和塔里木盆地存在着各种不同岩性的岩石,大量的岩电实验证明,不同的岩性岩电参数不同,砂岩以及砂岩中的低阻油藏、砾岩、碳酸岩盐、火山岩其岩电参数有很大的差别;对同一岩性,高温高压下的岩电参数和常温常压下的岩电参数有很大的差异;不同矿化度下的岩电参数不同,岩石的润湿性对岩电参数也有较大的影响.本文给出不同岩性岩电参数实验结果并分析造成这种差异的原因.