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近几十年来金刚石压腔（DAC）技术被广泛应用于高温高压实验研究领域,它可以达到550 GPa的压力和6 000 K的温度。与其他静高压实验技术（大压力机、高压釜等）相比,金刚石压腔具有独特的优势,它不仅可以进行极端温压条件下物质的结构性质、相变及状态方程等研究,而且可以原位观测整个实验过程。文中简述了金刚石压腔装置的结构及温压测量方法,然后分别从物质相变、矿物溶解度、流体性质和组成、油气成因、稳定同位素分馏系数和布里渊声学测量等方面简要介绍了金刚石压腔技术在地球科学中的研究进展。随着实验技术的不断发展和更新,金刚石压腔技术将具有更广阔的应用前景。 相似文献
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高温高压微束衍射实验进展及其地学应用 总被引：6，自引：6，他引：6
同步辐射X射线微束衍射技术与静态高压装置(包括金刚石压砧设备和大腔体压力机设备)结合运用是研究高温高压下物质晶体结构、相变等的有效方法。金刚石压砧高温高压实验技术的发展体现在:在产生极端高温高压的同时,获得准确的实验温度压力值,采用充装气体传压介质等方法减小压力梯度,采用激光双面加温技术和改进激光光路以减小样品径向和轴向的温度梯度。大腔体压力机高温高压实验技术的发展主要表现在产生更高的实验压力,以及测试过程中使样品在一定幅度摆动以消除晶体生长和择优取向对衍射数据的影响。同步辐射X射线微束衍射技术的发展主要表现在更高亮度和更宽能量范围的同步辐射光源的使用、X射线聚焦技术的发展,以及角色散X射线衍射测试技术的进步。介绍了近年来高温高压微束衍射实验在地球科学领域所取得的一些最新进展,包括硅酸盐超钙钛矿的实验发现,铁的高温高压相变及熔融曲线、SiO2 超斯石英相变、橄榄石尖晶石相—超尖晶石相转变压力的精确测定等研究结果;认为硅酸盐超钙钛矿的进一步深入研究,水对地球深部矿物岩石力学性质及熔融行为的影响,高温高压下物质的化学反应性和地球深部元素的地球化学行为等,是今后高温高压实验研究的重要方向。 相似文献
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金刚石压腔(DAC)实验技术 总被引：5，自引：1，他引：4
金刚石压腔实验技术自20世纪50年代发明以来就被广泛应用于高压领域的研究,特别是近年来,随着温度、压力标定技术及各种测试方法的发展,现在已经被广泛应用于物理、化学、地球科学和生物学研究领域。文章通过Mao Bell压腔说明金刚石压腔实验装置的结构及原理。此外,根据温度和压力测定原理,将金刚石压腔的加热装置分为外加热和激光加热,并将压力测量方法划分为三种:(1)矿物谱学压力测定;(2)状态方程压力测量;(3)矿物相变法压力标定。 相似文献
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天然铁闪锌矿的热状态方程及相变 总被引：1，自引：0，他引：1
利用金刚石压腔及其外加温技术,对天然铁闪锌矿(Zn0.76Fe0.23S)进行了高压(17GPa)同时高温(300～623 K)下的原位能量色散X射线衍射实验研究.依据高温高压下获得的p-V-T数据进行了Birch-Murnaghan状态方程拟合.结果表明,铁闪锌矿晶体中Fe对Zn的类质同象替换可能导致其体积模量增大.获得了铁闪锌矿的体积模量的温度导数为((a)K/(a)T)P=-0.044(23)GPa/K. 相似文献
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元素富集机制的研究是重现成矿过程和查明成矿机制的基础,有助于深化对矿床的认识,为找矿提供理论依据。本文总结了近年来关于铅锌元素的迁移与沉淀机制的研究及其应用,包括3种铅锌迁移沉淀模式,4种含铅锌流体驱动模式,铅锌的迁移形式及其沉淀机制;同时简述了我国高温高压实验的发展历程以及4种高温高压模拟实验方法。重点介绍了4种高温高压实验模拟方法及其研究现状：(1)高压釜实验;(2)热液金刚石压腔—激光拉曼实验;(3)熔融毛细硅管—激光拉曼实验;(4)计算机模拟实验。从封闭—平衡—静止到(半)开放—非平衡—流动、淬火分析到原位观察,应是今后高温高压实验的发展方向。以地质特征为基础,采用高温高压成岩成矿模拟实验结合计算机模拟,精细刻画成矿过程并揭示元素富集机制不仅是解决实际地质问题的有效手段,更是很长一段时间内要为之努力的方向。 相似文献
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报道关于地球内部极端条件下的流体实验研究的最新进展。使用金刚石压砧结合各种谱学方法及同步辐射光源技术,在高温超高压条件下原位直接测量物质的结构和性质,已经获得分子-原子尺度信息新的实验数据。本项工作使用金刚石压砧对高压(10GPa)和高温高压(800℃,3GPa)条件下的NaCl-H2O进行红外谱原位直测,研究了高压和高温高压下水分子结构,发现水分子的O—H振动特征峰频率随温度向高波数变化,而且,在临界态区域时水分子间的氢键网格被破坏。实验说明:地球内部流体性质由深到浅不断变化,如水的密度、介电常数等物理参数随温度压力而改变,在临界态出现突变。这些变化可以用高压高温的物质的各种谱学特征来表征。水的性质与它的分子结构、分子振动有关。在跨越临界区时水的性质异常涨落是由水分子结构异常变化、分子振动形式变化和氢键网格破坏所导致的。从分子尺度认识地球内部流体在极端条件下的性质和高压原位实验观测有助于我们进一步了解地球深部物质的性质及其相互作用,有助于认识深部过程。 相似文献
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同步辐射与高压矿物学研究 总被引：3，自引：1，他引：2
同步辐射(synchrotron radiation)装置是能产生极高亮度电磁波的一类大科学装置。利用同步辐射和金刚石压腔(DAC)技术,可以研究矿物在高压下的结构和物理性质及其变化。文章简要介绍了同步辐射光源及其特点,对DAC和高压实验技术的相关问题进行了说明,并基于北京同步辐射装置(BSRF)高压站的能量色散X射线衍射(EDXD)实验状况,对获得的部分高压矿物学研究成果,如钙钛矿CaTiO3、硬玉、钛闪石、电气石、绿帘石等矿物的高压结构和状态方程进行了回顾。 相似文献
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地球内部极端条件下流体原位观测实验研究有了巨大进展。使用金刚石压砧结合各种谱学方法及同步辐射光源技术,在高温超高压条件下原位直接测量水和水合物结构性质,已经获得关于地球内部流体的分子-原子尺度信息的新实验数据。本次研究通过金刚石压砧对高压(10GPa)和高温高压(800℃/3GPa)NaCl-H_2O和NaCl-D_2O-H_2O的红外谱原位直测,研究了高压和高温高压下水分子结构。发现高压高温水分子OH振动频率随温度升高向高波数变化,而且,在临界态区域时水分子间的氢键网络破坏。水分子OH振动频率随盐度升高向高波数变化。水分子的其它方式运动的频率也随温度改变。实验说明了水分子在极端条件下的结构和运动方式。地球内部由深到浅,不同深度上的流体性质不断变化,如水的密度、介电常数等物理参数随温度压力改变,水的性质在临界态会出现突变。这些变化可以用高压高温的水的各种谱学特征来表征。水的性质取决于水的分子结构(键态)、分子振动方式。在跨越临界区时的水性质异常涨落与水分子结构变化、分子振动形式变化和氢键网络破坏有关。高温超高压流体原位红外谱观测实验是从分子尺度认识地球内部流体性质。水分子尺度的信息有利于我们深入理解地球深部流体性质、活动及物质相互作用,有利于理解岩石圈和地球深内部过程。 相似文献
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针对应力解除法在垂直深孔中应用的局限性,提出一种适用于垂直深孔的应力解除法地应力测试技术。研制基于显微光学成像原理的触头式孔径变形测量装置,通过对单动双管钻具进行优化配接,形成了适用于垂直深孔的地应力快速测试技术。孔径变形测量装置采用孔径变形感知、显微成像及测量定向等关键技术,简化了测试过程,缩短了测试时间,能够实现高地温、高水压垂直深孔中多方向孔径变形测量;引入单动双管钻具,对其钻进、取芯以及过流进行优化配接,形成了地应力辅助测试装置。在金山店铁矿张福山矿床–410 m和–500 m水平进行了地应力测试,获取到的环形岩芯内径稳定,且完整性高,验证了辅助装置具备精确成孔和完整取芯的技术优势,为孔径变形准确测量提供了保障;计算得到了4个点位处的地应力数据,其主应力基本随深度增加而增大,最大水平主应力约在NNW～NNE方向上。研究表明,垂直孔应力解除法地应力测量技术能够在垂直深孔中快速、可靠地实现地应力测试 相似文献
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热液金刚石压腔在地质流体研究中的应用 总被引：6，自引：1，他引：6
热液金刚石压腔(HDAC)是专为模拟地壳温压条件下的地质作用而设计的，它尤其适用于观测水或其它流体与地质物质之间的相互作用。HDAC可时-190～1200℃，0～10GPa的热液体系进行实验，并可在实验的温压条件下．用各种先进的光学方法分析样品，更可以把实验的全程录像存档。充满流体的HDAC本身就可当做是一个人工合成的流体包裹体。因此它可以用来研究流体的状态方程和相关系。它又可时其它流体包裹体样品施加外压力，因此在热分析的过程中可免除包裹体的膨胀或爆破的困境。HDAC可应用到颇为宽广的温压范围，它已被广泛地用来观测各种化学体系的临界现象，包括在地质方面特别有用的含水硅酸盐体系。HDAC也可与同步辐射X光源相结合，而取得各种金属或稀土元素水溶液的x射线吸收精细结构(X-ray absorption fine structure；XAFS)光谱，因而时在热液里的金属或稀土元素络合物的组分和结构提供了最基本的资料。然而，X光的强度在透过金刚石时，因绕射和吸收而大大地减弱，因此应用一般的HDAC来获取那些吸收边在10keV以下的元素的XAFS光谱颇为困难。目前已有两种改良式的HDAC解除了这方面的困难，而时在元素周期表上的第一排过渡性金属元素和稀土元素的水溶液，提供清晰的XAFS光谱。这些资料可用来研究金属或稀土元素络合物在地质热液里的特性，及其在元素迁移和成矿作用方面的效应。而这些元素在地质应用方面特别重要。 相似文献
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ASR法在井下矿山地应力测试中的应用前景分析 总被引：2，自引：2，他引：0
现今地应力状态是井下矿山建设、巷道稳定性分析和冲击地压（煤与瓦斯突出）预测等方面的重要基础数据。目前井下矿山地应力测试主要以空芯包体解除法为主,实践中发现空芯包体解除应力计安装过程中,易出现不能与孔壁完全黏贴的情况,导致测试成功率较低且劳动强度较大。文章介绍了一种基于定向岩芯卸荷后非（滞）弹性恢复变形测量的近原位地应力测试方法（简称ASR法）,并通过与水压致裂地应力测试结果对比,验证了ASR地应力测试方法的有效性。ASR法的可重复性结果表明,同一测点ASR地应力测量结果平均差系数最大为6.29%,验证了ASR地应力测量方法的可靠性。预期ASR法以其安全、高效且不受测量深度和测试环境限制等优点,在井下矿山地应力测试中具有广阔的应用前景。 相似文献
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G. K. Rozenberg M. P. Pasternak G. R. Hearne C. A. McCammon 《Physics and Chemistry of Minerals》1997,24(8):569-573
?57Fe Mössbauer studies at room temperature and temperature-dependent resistance studies have been performed on a natural specimen of cubanite (CuFe2S3) in a diamond-anvil cell at pressures up to ～10 GPa. An insulator-metal phase transition occurs in the range 3.4–5.8 GPa coinciding with a previously observed structural transition from an orthorhombic to a hexagonal NiAs (B8) structure. The room temperature data shows that the metallization process concurs with a gradual transition from a magnetically ordered phase at low pressure to a nonmagnetic or paramagnetic phase at high-pressure. The change in magnetic behaviour at the structural transition may be attributed to a reduction of the Fe-S-Fe superexchange angle formed by edge-sharing octahedra occurring in the high-pressure phase. The non-magnetic or paramagnetic metallic phase at high pressure is retained upon decompression to ambient pressure-temperature conditions, indicative of substantial hysteresis associated with the pressure driven orthorhombic→hexagonal structural transition. The pressure evolution of both the 57Fe Mössbauer hyperfine interaction parameters and resistance behaviour is consistent with the transition from mixed-valence character in the low pressure orthorhombic structure to that of extended-electron delocalization in the hexagonal phase at high-pressure. 相似文献
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山东蓬莱近海岸的地应力状态及断层稳定性评价 总被引：2，自引：2，他引：0
为查明蓬莱近海岸的地应力状态,开展了2个钻孔（深度小于200m）的水压致裂地应力测量工作,并与长岛附近海域3个钻孔的地应力状态进行了对比,采用回归分析方法,分析了该地区地应力随深度变化的特征,结合最大剪应力与平均主应力之比（μm）和侧压力系数（K'）探讨了研究区的断层稳定性。结果表明:蓬莱近海岸和长岛海域的地应力状态基本一致,最大水平主应力方向主要表现为北东东至东西向,这与华北的区域应力场相一致;水平应力的梯度大于环渤海圈的平均地应力梯度;研究区浅部三向主应力相对大小以SH > Sh > Sv为主,这有利于逆断层的活动;研究区K'值和μm值均较高,分布区间分别为:2.76~3.98和0.47~0.59;陆区断层与区域应力方向均以较大角度相交,处于稳定的状态;海域的北西西向和北东向断层与区域应力场的方向夹角较小,如果区域应力持续增强,将有利于走滑断层的活动,这与震源机制以走滑型地震为主相符。研究结果对研究区内断层稳定性的评价和重大工程的设计及施工都具有重要参考意义。 相似文献
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地应力、煤储层渗透率和煤储层压力等是影响煤层气开发的重要因素。通过分析新疆库拜煤田铁列克矿区注入/压降试井及原地应力测试数据,结合铁列克矿区煤层气井日产气量分析,研究了新疆库拜煤田铁列克矿区地应力变化规律及其对煤层气开发的影响,分析了铁西矿区和铁东矿区煤储层地应力特征及其对煤储层物性的影响。结果表明:(1)地应力状态在垂向上发生变化,埋深处于550~650 m、650~850 m和850~1 200 m时,地应力状态类型依次为σH>σv>σh、σH≈σv>σh和σv>σH>σh;(2)埋深850 m处既是垂直主应力和最大水平主应力的转换点也是渗透率趋势变化点,指示了地应力对渗透率的控制作用;(3)渗透率和煤储层压力与地应力分别呈负相关和正相关关系;(4)地应力对产能的负效应大于地应力对产能的正效应,使典型日产气量随着地应力的增大而减小;(5)铁西矿区和铁东矿区中部煤储层碎粒煤较发育、吸附孔体积和含气量均较大,是煤层气开发的有利区带。研究成果可为库拜煤田下一步煤层气开发提供理论指导。 相似文献