黄铁矿热转化矿物相变过程的岩石磁学研究

对天然黄铁矿样品在氩气和空气环境中受热发生的矿物相变过程进行了系统的岩石磁学研究,结果表明：氩气环境（还原环境）下,黄铁矿受热分解转化的产物是磁黄铁矿,其粒度为单畴,矫顽力和剩磁矫顽力分别约为20和30mT,它在还原环境中是稳定的．而空气环境（氧化环境）中黄铁矿受热分解、转化后的最终产物为单畴赤铁矿,FORC图显示其矫顽力高达1400mT,相应的热转化序列为：黄铁矿→磁黄铁矿→磁铁矿→赤铁矿．上述结果对于理解还原环境沉积物的磁性、岩石次生化学剩磁和陨石磁学性质都具有重要参考意义．     

相变修正方案在GRAPES模式标量平流中的应用

如何更好地模拟水物质的空间分布和小尺度变化,对于数值天气预报效果的改进,特别是对于更好地模拟降水过程,具有重要的意义.计算机的飞速发展使数值模式的分辨率不断提高,云的显式计算成为可能,这样就要求水物质在平流的过程中必须要做到高精度、守恒、保形.水物质场是正定标量的场,具有空间和时间变化幅度大、存在强梯度甚至不连续的特点,水物质场的合理模拟一直是数值预报中的一个难题.GRAPES模式中的标量平流方案采用PRM分段有理函数方法,比较好地解决了该半拉格朗日模式中水物质平流的高精度、守恒、保形问题,但是当有凝结潜热发生时,由于半拉格朗日平流方案求解上游点时的插值,在云边缘区域会造成虚假的云水,进而导致不合理的相变过程.为了解决以上问题,本研究在GRAPES模式中PRM平流方案的案础上,加入了非线性半拉格朗日相变潜热的修正方案,旨在改进GRAPES模式对水物质平流问题的模拟,提高降水的预报效果.该研究通过理想试验,验证了非线性半拉格朗口相变修正方案可以有效地限制云边缘由于半拉格朗日平流方案插值产生的虚假柑变;然后将该方案加入GRAPES模式的PRM水物质平流方案中,通过实际个例模拟验证了加入非线性半拉格朗日方案以后,模式可以更好地模拟水物质的平流过程,且对云中热力场及水物质分布地模拟更加合理,同时预报出的雨带中心区与实况更加符合.     

有关孕震介质演化的若干岩矿名词辨析

在地震孕育发生过程中,地球深部的岩石会发生一系列物理化学变化。在叙述孕震介质变化时,常用到一些高温高压矿物岩石名词术语,辨清这些名词术语的含义是正确运用它们的基础。通过辨析若干高压矿物与晶体结构名词以及高压岩石与变质相名称的异同点,指出如何正确应用这些术语叙述地球深部物质演化,避免名词混用引起的读者误解,以达到准确进行科学交流的目的。     

低温裂隙岩体水-热耦合模型研究及数值分析

裂隙渗流会引起裂隙周围岩体中的温度场变化,在低温岩体中其影响更为明显;此外,裂隙水与周围低温岩石介质发生热交换会引起裂隙中的水冰相变过程发生,而裂隙水冻结将阻碍裂隙渗流,引起裂隙渗流场的变化。因此,低温下的裂隙岩体水-热相互作用是一个强耦合过程。考虑裂隙中的水冰相变过程和渗流作用,建立了低温冻结条件下裂隙岩体水-热耦合模型;以冻结法施工为例,考察了低温冻结过程中裂隙水渗流对裂隙冻结交圈的影响。研究结果表明：由于裂隙渗流的存在,距裂隙较远处岩石先冻结,裂隙冻结所需时间远大于周围岩石;裂隙宽度和裂隙水压力差都会影响冻结交圈时间,裂隙越宽、水压力差越大,裂隙冻结需要时间越长;随着冻结时间的推进,裂隙水渗流速度逐渐降低,当裂隙冻结后裂隙渗流停止。最后通过构建随机裂隙网络模型,利用所建立的水-热耦合模型考察了裂隙网络渗流对冻结交圈的影响,说明了在冻结法施工中考虑裂隙的重要性。     

玄武岩-榴辉岩相变初期的石榴子石生长

在 2 .0 GPa,86 0～ 10 2 0℃ ,加温时间 0 .6 6～ 13.0 7h的条件下 ,粗面玄武岩 -榴辉岩相变初期的石榴子石生长为正常晶体生长。石榴子石粒径随时间而增大 ,其生长速率随粒径增大而减小。界面是控制玄武岩 -榴辉岩相变初期石榴子石生长的主要因素。这一变质作用过程中石榴子石粒径与时间及温度的关系如下 :G2 .4 5=5.6 5× 10 -15t· exp(- 2 7.4 0× 10 3 / RT)式中 G为石榴子石平均粒径 ,t为时间 ,R为气体常数 ,T为绝对温度。这一关系式有助于了解变质作用过程中石榴子石生长动力学     

论信阳地区珍珠云母的成因和意义

产于变余糜棱岩带中的原生珍珠云母首见于我国信阳地区。变余糜棱岩的矿物成分主要是珍珠云母、白色云母、十字石和石英,而且其中的珍珠云母、白色云母和十字石都呈变余残斑存在,所以,这些残斑矿物应是糜棱岩化前原岩中的原生变晶矿物。据实验资料,珍珠云母++字石+石英组合形成的温压条件为600—700MPa,560—650℃,fo_2=10~(-12)Pa。这正是一般含十字石和蓝晶石等变度带角闪岩相变质作用的温压条件。因此,珍珠云母++字石+石英组合完全可以成为角闪岩相变质作用的标志。     

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。     

地幔转换带:地球深部研究的重要方向

地幔转换带是联系上下地幔的纽带,对于认识整个地幔的组成和演化、地幔对流、岩石圈深俯冲及深源地震等地球深部动力学问题具有重要意义。一般认为,转换带地震不连续面主要与橄榄石的高压相变密切相关。最新的高温高压实验研究表明,地幔中非橄榄石组分的相变,如辉石和石榴子石的相变,对不连续面的深度和宽度以及转换带内的波速和密度梯度也起到很大的影响。另外地幔全岩成分、端员组分、温度和水也对相变和不连续面具有重要影响,这些精细的实验研究成果更好地解释了转换带地震不连续面一些相对局部的性质和变化,促进了我们对地球深部性质和动力学过程的了解。因为缺少直接来自地球深部的样品,而地球物理和地球化学研究也有它们的相对局限性,所以高温高压实验仍然是我们了解地球深部成分和性质的重要手段之一。     

含NaCl和Na2SO4双组分盐渍土的水盐相变温度研究

盐渍土相变温度是判断土体中水分冻结与融化、盐分结晶与溶解的重要参数.不同盐分含量相变温度的差异,给盐渍土在降温过程中的水盐迁移过程及变形规律的模拟带来极大的不确定性.通过降温试验,研究了降温过程中氯盐和硫酸盐综合作用盐渍土中水盐相变温度的变化情况.结果表明:全盐量相同时,盐结晶温度随NaCl和Na2SO4比例的不同而不...     

涂氏磷钙石的形成条件研究

用微束矿物学和激光拉曼光谱等分析测试技术,并结合人工高压实验结果,研究了我国随州陨石冲击熔脉中的白磷钙石高压相变形成涂氏磷钙石的必要条件,并对寺巷口陨石冲击熔脉中的白磷钙石虽与林伍德石、镁铁榴石和玲根石等高压矿物共生,但仅表现为结构损伤而未相变成涂氏磷钙石的原因进行了探讨.研究结果发现,随州陨石中白磷钙石或氯磷灰石的存在是涂氏磷钙石得以形成的物质前提,陨石熔脉中高达24 GPa和2000℃以上的高压高温环境是涂氏磷钙石能够形成的条件保障,而压力释放后熔脉极快的冷却速率是涂氏磷钙石得以淬火并稳定保存的关键.研究还查明,寺巷口陨石冲击熔脉比随州陨石的熔脉要宽1至2个量级,其冷却速率比随州陨石慢得多,因此,熔脉中早先形成的涂氏磷钙石,可能在脉内较高的冲击后温度影响下,慢慢退变质成白磷钙矿.