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应用增量方法不仅能够从理论上准确计算所有固体矿物的O同位素分馏系数，而且能够定量预测；（1）热力学平衡条件下共生矿物之间的18O富集顺序；（2）岩石化学成分与O同位素组成之间的关系；（3）矿物结构变化对O同位素组成的影响；（4）同质多相转变和矿物反应中的氧同位素继承性。本文对这些规律性预测进行了概要性介绍，并给出实例予以说明。 相似文献
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矿物材料热膨胀定量计算 总被引：1，自引：0，他引：1
热膨胀是矿物材料的重要属性之一 ,它的研究在理论和实际应用中都具有非常重要的意义。热膨胀系数的定量计算可分为经验晶体化学方法和理论计算方法。定量计算是一种有效地获得热膨胀系数的方法 ,也是预测不同温度范围热膨胀系数的有效方法 ,通过定量计算获得大部分矿物的热膨胀系数是可能的。经验晶体化学方法只能获得有关矿物的平均热膨胀数据 ,而单纯的理论模型无法适应所有晶体结构的热膨胀系数的计算。建立在理论模型基础上的热膨胀系数的计算必须应用经验晶体化学方法针对不同结构类型进行有效地调整。这样有必要对热膨胀数据进行分类整理 ,在此基础上根据矿物的热膨胀特性对矿物进行分类 ,然后再针对不同矿物类型采用不同的模型进行计算。 相似文献
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实验矿物物理是高温高压实验地球科学的重要分支学科之一,它主要是通过高温高压实验模拟地球内部的物理化学环境,并原位测定地球深部物质（矿物、岩石和熔/流体等）的相变和状态方程、电导率、热导率等物理参数,探讨地球内部的圈层结构、物质组成、地球动力学过程等地球物理性质相关的一系列重要科学问题. 综述了实验矿物物理的发展历史、近二十年的研究现状与趋势,并展望了该学科未来发展的方向、关键科学问题与面临的主要挑战. 相似文献
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高温高压变形实验是研究地球深部组成矿物流变学性质的重要技术手段之一.D-DIA(deformation-DIA)装置是最近10年来兴起的一种新的高温高压变形实验设备,通常可实现的最高压力为15 GPa和温度约为2 000 K;而同步辐射X射线衍射已经广泛地应用到物质结构科学的研究中,二者相结合,能够有效原位地研究材料物质在高温高压下的流变学性质.以美国布鲁克海文国家实验室配合有同步辐射源的D-DIA装置为例,介绍该装置的基本结构、工作原理及D-DIA装置与X射线结合技术如何实现矿物高温高压下变形过程的原位观测及相关定量力学数据的获取.这一技术突破了传统流变仪的压力局限,为在更高压力(P＞4 GPa)条件下研究地球深部组成物质的高温高压流变学性质提供了有效途径. 相似文献
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矿物热膨胀系数计算的修正Ruffa法及其应用 总被引：1，自引：1，他引：1
对矿物热膨胀系数计算的Ruffa法进行了详细的评估和修正，提出了矿物热膨胀系数计算的修正Ruffa法；用Ruffa法、修正Ruffa法对若干种结构类型的矿物的热膨胀系数进行了计算并与实验结果进行对比，结果表明修正Ruffa法比Ruffa法具有更高的精度和更广的适用范围。 相似文献
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本文用有限元方法研究多矿物岩石的流变性质,即在一定温度压力范围内单矿物流变性质已知的情况下,采用随机网格划分和材料性质指定的方法,建立三维多矿物岩石的有限元模型,在计算机上计算该岩石模型在不同温度压力下的变形,根据这种数值模拟实验的结果,确定岩石整体的流变性质,而不必再进行真实多矿物岩石的高温高压实验.用有限元方法进行多矿物岩石流变性质的研究可以更为高效和节省,但其前提是多矿物间没有发生化学反应,变形机制仍与单矿物实验时的主导机制一样.本研究中进行了由锗橄榄石和锗尖晶石组成的双矿物岩石的流变实验,鉴于单个的随机生成的模型不一定居有代表性,因此对每一种矿物比例均随机生成了多个岩石模型,进行大量Monte Carlo实验和统计分析.计算结果表明,由两种矿物组成的双矿物岩石整体流变性质介于两者之间且按一定规律分布,与矿物比例有关;但即使同等矿物比例混合后的岩石会由于内部矿物分布结构的不同仍会出现一定差异,特别在试件尺度小时这种效应更为明显,因此多矿物岩石实验试件应该有足够大的尺度. 相似文献
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针对致密砂岩气储层复杂的微观孔隙结构进行岩石物理建模,在模型中比较了单一孔隙纵横比、双孔隙模型两种表征孔隙结构的表征方式。岩石物理正演分析表明,两种孔隙结构模型均可解释致密砂岩复杂的速度-孔隙度关系。岩石物理反演结果表明,双孔隙模型对测井横波速度的预测精度更高,说明该模型更适用于表征研究区致密砂岩的孔隙结构,反演的软孔比例参数能够反映地层中孔隙结构的非均匀分布。应用双孔隙模型计算致密砂岩地层岩石骨架的弹性模量,与Krief及Pride等传统经验公式相比,该方法考虑了岩石骨架模量与矿物基质、孔隙度和孔隙结构等微观物性因素的关系,理论上更具有严谨性。对致密砂岩骨架模量计算结果的分析表明,少量微裂隙的存在即能够显著影响致密砂岩骨架的弹性性质,同时孔隙空间中的球形孔隙是致密气的主要赋存空间。并且,通过致密砂岩骨架弹性模量,进一步计算了可用于地层评价的Biot系数等岩石物理参数。致密砂岩骨架模量的预测结果可为Gassmann流体替换理论、BISQ孔隙弹性介质理论等岩石物理方法提供关键参数。 相似文献
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地幔硫化物是地球亲硫、亲铁元素的重要载体,与硅酸盐矿物有很大的物理性质上差别,它在高温高压条件下的物理化学性质是认识地幔物质组成及其不均一性的重要内容。此外,早期地球、火星、水星和月球幔部来源的硫化物对认识行星演化具有重要意义。地幔硫化物的存在条件、赋存方式以及元素分配系数受到硫化物和硅酸盐体系的化学平衡控制;硫化物在流体介质和固体介质中的迁移可以分别用斯托克斯方程和表面张力模型进行解释。基于目前的天然样品和实验研究结果,本文提出了地幔硫化物物理化学性质研究中尚存在的问题,并作展望：高温高压实验制约分配系数适用的元素含量远高于天然样品,导致亨利定律并不一定适用,要求开展元素含量更低的实验并进行测试;现有的线性或自然对数的经验方程不能准确描述硫化物-硅酸盐体系,机器学习可能揭示其错综复杂的热力学关系;硫化物熔体在深部地幔硅酸盐矿物表面的分布尚不清楚,对极端条件下的静水压力实验提出了需求。 相似文献
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高温高压实验研究是国际地球科学研究的前沿领域和重要方向之一,模拟地球深部的温度和压力环境,研究地球内部物质的物理和化学性质,是解释地震波数据、了解地球内部结构和动力学过程的重要途径.硬柱石是大洋冷俯冲带中的一种重要变质矿物,国内外学者开展了大量的硬柱石高温高压物理化学性质的实验研究,并取得一系列重要成果.本文对硬柱石的高温高压实验研究成果进行了梳理和总结,包括硬柱石的热稳定性、压缩性、振动光谱性质以及物性参数等,指出前人研究中存在的不足,提出未来研究中需要加强的方向.本文旨在让更多的学者对硬柱石的高温高压物理化学性质具有更加全面的认识. 相似文献
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《矿物岩石地球化学通报》2021,(3)
高温高压实验研究是国际地球科学研究的前沿领域和重要方向之一,模拟地球深部的温度和压力环境,研究地球内部物质的物理和化学性质,是解释地震波数据、了解地球内部结构和动力学过程的重要途径。硬柱石是大洋冷俯冲带中的一种重要变质矿物,国内外学者开展了大量的硬柱石高温高压物理化学性质的实验研究,并取得一系列重要成果。本文对硬柱石的高温高压实验研究成果进行了梳理和总结,包括硬柱石的热稳定性、压缩性、振动光谱性质以及物性参数等,指出前人研究中存在的不足,提出未来研究中需要加强的方向。本文旨在让更多的学者对硬柱石的高温高压物理化学性质具有更加全面的认识。 相似文献
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矿物物理学是介于矿物学、固体物理和量子化学之间的交叉学科,是矿物学研究的重要内容之一.进入21世纪以来,由于微区、微束和谱学探测技术、高温高压等实验技术以及计算机计算处理能力的提高,我国的矿物物理学正处于飞速发展阶段,在矿物纳米尺度微观结构、矿物表面物理化学研究等方面取得了长足进步,尤其是在高压矿物物理研究方面更是取得较大突破.但我国矿物物理学研究也存在研究队伍萎缩、后继人才匮乏的问题.展望未来,矿物物理学研究机遇与挑战并存,如何形成矿物化学键与能量、结构与物化性质、成因特征等诸方面有机联系的、统一的矿物物理学理论,进而推动矿物物理学在地质学、地球化学以及材科学研究中的应用,是我们必须思考的问题. 相似文献
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涌水灾害问题广泛存在于隧洞工程的建设之中,它直接关系到施工进度、洞室稳定性及人身安全。目前国内外学者研究出大量的隧洞涌水量预测计算方法,但不同计算方法具有不同的适用条件和优缺点,选取合理的计算方法对于计算结果的准确性至关重要。本文将当前广泛应用的隧洞涌水量预测计算方法分类总结为4种:经验公式法、解析公式法、数值计算法和物理模拟法。经验公式法多来源于大量工程案例的总结,着重于相似地质条件下隧洞涌水量计算;解析公式法则基于严密的理论推导过程,计算过程快速简洁;数值计算法适用于复杂水文地质条件下涌水问题的计算;物理模拟法借助于试验的手段,直观地显现出隧洞的涌水规律。本文对现有计算方法的理论原理、适用条件和优缺点进行了详细的总结,并展望了隧洞涌水问题的未来研究方向。 相似文献
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高温高压条件下的热力学平衡是开展地幔地球化学研究的重要基础。目前，对地幔条件下矿物和熔体的热力学平衡的认识还存在一些不足，即地幔地球化学的实验和天然样品数据(压强、温度和成分等)构成的高维度矩阵中离散点之间的关系还未被充分厘清。机器学习是挖掘数据的有效工具，通过回归、分类等算法，可以为地幔条件下的热力学平衡提供新认识。已开展的实例研究包括温压计、熔体中元素的溶解度、矿物的三价铁含量、判断地幔捕掳体是否发生交代作用、判断样品是否发生氢扩散作用，等等。本研究方向的发展还需要机器学习方法的普及、基础数据库正确率和数据质量的提高以及算法的改进。 相似文献
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高温高压实验是除地球物理和地球化学方法之外, 研究地球深部物质和性质的重要手段之一.多面砧压机是广泛使用的高温高压实验设备, 主要用来研究上地幔温压范围内的实验岩石学和矿物相变动力学等问题.主要介绍中国地质大学(武汉)地球深部研究实验室新引进的Walker型28 GPa多面砧压机的原理和结构、压力标定方法和常用的压力标定材料, 并根据金属铋在2.55和7.7 GPa(25 ℃)的结构相变, 以及石英在3.2 GPa、1 200 ℃向柯石英的转变对多面砧压机18/12装置(八面体传压介质边长/碳化钨截角边长)进行了压力标定, 该装置可实现的最高压力和温度约为8 GPa和2 000 ℃.最后还探讨了高温高压实验在地球科学中的应用. 相似文献
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高温高压水流体中矿物的溶解度是研究地球内部水流体-固体相互作用过程中元素活化、迁移和沉淀以及热液组成、性状及演化的必备参数。石英作为地壳最基本的组成矿物,其在高温高压水流体中的溶解度在地球内部热液作用研究中具有极为重要的意义,迄今已有许多学者对石英在高温高压水流体中的溶解度作过研究。本文通过系统总结前人有关研究成果,从实验技术、影响因素以及石英的赋存状态和溶解度模型等方面介绍了高温高压水流体中石英溶解度的研究进展,对目前该研究存在的问题作出了评述,并对未来该研究的发展趋势进行了预测。 相似文献
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高温高压下矿物岩石电导率的实验研究数据,不仅是人们了解地球内部物质组成及其演化过程的重要窗口,而且可以为野外大地电磁测深和地磁测深反演提供重要约束.重点介绍了温度、压力、水含量、铁含量、氧逸度、熔融等矿物岩石电导率的影响因素,深入阐述了存在于矿物岩石的4种主要导电机制,即离子、质子、小极化子和大极化子.回顾近年来地壳主要造岩矿物(长石、石英和辉石)的电导率实验研究取得的新成果,讨论了它们的导电机制和地球物理意义,并对其目前存在的问题及尚需进一步展开的工作进行了探讨. 相似文献
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广义混合律及其在地球材料流变学中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
本文总结了广义混合律的基本特征，并以具弱相支撑结构的固液相悬浮液（岩浆）和具强相支撑结构的多孔材料（玄武岩、砂岩或部分熔融岩石）为例，系统地介绍了广义混合律在预测多矿物岩石或复合材料弹性力学或流变学性质随组分性质、体积分数和显微构造而变化的应用。广义混合律与现存理论的紧密吻合以及对多矿物岩石和复合材料力学性质描述的准确性绝非偶然，隐藏其后必有尚未人知的物理基础。严格的理论证明极可能是数学力学上富于挑战性的课题。 相似文献
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魏文芹 《矿物岩石地球化学通报》1988,(1)
矿物物理作为一门学科是在1952年Brich的一篇优秀论文发表之后才正式确立的。三十多年来,矿物物理得到迅速的发展。它研究矿物的物理和比学性质对地质特征、特别是在高温高压情况下如何起支配作用。它基于原子的观点去了解矿物的特性,进而用它解释全球过程,如确定压力和温度对成分分布的影响和对相的稳定作用,以及对晶体结构、密度、焓、弹性模量、物态方程、强度、电导率以及光学、磁学性质的作用等等。 相似文献
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同位素分馏理论计算新进展 总被引：1，自引：0，他引：1
稳定同位素分馏的理论计算，既是同位素理论研究的重要方面，也是矿物物理研究的重要课题，它涉及矿物的宏观性质和微观性质两个方面。自从Ｕｒｅｙ（１９４７）以来，人们提出了许多计算模式，但绝大多数模式都是以还原配分函数比作为出发点，以自由能变化为基础。从方法上表现出两种趋势，一是简化的趋势，以尽可能少的参数得到尽可能合理的结果；二是大型化和精确化趋势，以复杂的晶格动力学模式和计算机的大量应用为特征。随着这方面研究的深入，理论计算将成为人们了解矿物同位素分馏性质的重要途径。 相似文献