同步辐射在矿物高压结构研究中的应用   总被引：3，自引：0，他引：3  

祝向平  秦善 《矿物岩石地球化学通报》2004,23(1):74-78

本文介绍了同步辐射光源的特点、金刚石对顶玷(DAC)技术原理和相关的压力内标、传压介质、密封垫等问题，以及同步辐射光源与DAC技术结合在矿物高压结构研究中的应用，并以北京同步辐射装置(BSRF)高压站为基础，结合绿帘石的能量X射线(energy dispersive X-ray diffraction，EXED)实验，说明在高压原位实验过程中的制样、标压物质和20选择、数据收集和处理等问题。  相似文献   

毒砂的等温状态方程研究     

范大伟  周文戈  刘丛强  刘永刚  万方  邢印锁  刘景  白利刚  谢鸿森 《矿物岩石地球化学通报》2008,27(Z1)

毒砂具有较宽的As/S值范围,不仅可用作为地质温度计,也是成矿作用的良好指示剂[1,2].目前关于毒砂的研究主要侧重于对称性、双晶、晶体结构及相态变化的研究,而对于高压条件下毒砂的状态方程的研究尚未见报道.由于对毒砂的内部结构及其弹性的研究对了解含砷矿物在地球深部的存在形式有重要意义,因此,本文在金刚石压腔装置(DAC)上采用同步辐射角度色散X射线衍射(ADXD)技术研究天然毒砂的原位高压结构,以期获得毒砂结构在高压下的变化.  相似文献   

方钠石的原位高压X射线研究     

李海建 秦善刘景  李晓东巫翔 《岩石矿物学杂志》2006,25(4):323-326

在室温下使用金刚石对顶砧（DAC）高压装置和同步辐射光源，对架状硅酸盐矿物方钠石进行了原位高压X射线衍射实验，最高压力达到17．4GPa。在研究的压力范围内观察到在3GPa左右方钠石发生了一次相变，且压力大于6．3GPa时，d222出现异常增大。对方钠石在高压下相变以及d222增大的原因进行了分析，认为方钠石结构中存在着充填大阳离子的多面体笼和孔道，高压下这些笼和孔道容易扭曲变形，从而造成结构的改变。  相似文献   

白钨矿的原位高压X射线衍射研究     

刘迎新  秦善  李晓东  李延春  刘景 《矿物学报》2009,29(4)

使用金刚石对顶砧高压装置(DAC)和同步辐射光源,对天然白钨矿进行了原位高压能量色散X射线衍射(EDXD)研究,实验最高压力为16.0 GPa.在实验压力范围内观察到了一次白钨矿结构→钨锰铁矿结构的可逆相变:压力小于5.3 GPa时为白钨矿结构(I4_1/a),在5.3～12.3 GPa压力区间内为白钨矿结构与钨锰铁矿结构(P2/c)并存,大于12.3 GPa时完全相变为钨锰铁矿结构.从键长、配位数和配位多面体角度对白钨矿→钨锰铁矿结构的相变机制进行了解释.  相似文献   

透视石的原位高压单晶X射线衍射研究     

王英  秦霏  高静  秦善  巫翔 《岩石矿物学杂志》2015,34(3):365-370

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。  相似文献   

橄榄石的等温状态方程     

马艳梅  崔启良  刘景  邹广田 《矿物学报》2006,26(4):373-376

利用金刚石对顶砧(DAC)高压装置产生高压,使用16∶3∶1的甲醇、乙醇和水混合液体作为传压介质,在室温下,40 GPa的压力范围内,对橄榄石(olivine)进行了原位高压同步辐射能量色散X射线衍射(EDXRD)研究。实验结果表明,在所研究压力范围内,采自张家口大麻坪天然新鲜橄榄石的结构稳定,未见相变和压致非晶现象发生。用Birch-Murnaghan方程对测得的V-p数据进行了数值拟合,当K′T0=4时,橄榄石的零压体弹模量为KT0=141.3±3.2 GPa。  相似文献   

榍石的高压结构研究     

祝向平  秦善  刘景  巫翔  李晓东  吴忠华 《矿物岩石》2006,26(3):6-11

利用同步辐射和金刚石压腔(DAC)技术对天然矿物榍石进行原位高压能散模式X射线实验研究,结果表明榍石在3.9 GPa和10.9 GPa分别发生P 21/a→A 2/a和A 2/a→A 1结构相变,并首次确定10.9 GPa→25.1 GPa榍石结构很可能稳定保持A 1相。基于此认为榍石能在地球较深部位稳定存在,此外,本研究对探索地球深部T i和S i元素的地球化学行为也有一定帮助作用。  相似文献   

同步辐射激光加温DAC技术及在地球深部物质研究中的应用   总被引：1，自引：1，他引：0  

刘景  肖万生  李晓东  李延春  谢鸿森  胡天斗 《地学前缘》2005,12(1):93-101

实验室模拟地球深部的温度和压力环境,研究地球相关材料的物理和化学性质,是解释地震波数据、进一步了解地球内部结构和动力学过程的重要途径。用高功率的红外激光光束,加温金刚石对顶砧压腔(DAC)中的样品,可以获得深部地幔乃至地核的极端温度和压力条件,已广泛地用于地球深部矿物的相变、熔融和状态方程研究。同步辐射微束技术的发展,为激光加温DAC技术的应用开辟了新的领域,也使地幔及地核条件下的矿物研究有了重要的突破。文章介绍激光加温DAC技术的发展;阐述高温高压原位的同步辐射X射线衍射方法;例举激光加温DAC技术在地球深部物质研究中的一些应用;并对一些关键的技术问题加以分析和讨论。  相似文献   

高温高压实验及原位测量技术   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

王慧媛  郑海飞 《地学前缘》2009,16(1):17

文中简述了高温高压实验技术及其发展现状,主要涉及高温高压实验装置及高温高压原位实验测量技术两方面内容。重点介绍了:(1)金刚石压腔、大体积压力机、高压釜等静态高压实验技术和动高压实验技术及其特征;(2)拉曼、红外、X-射线衍射及同步辐射等高温高压原位谱学研究;(3)超声波、布利渊散射、核共振非弹性X-射线散射等高压物质弹性波速原位测量技术研究现状及其进展;(4)金刚石压腔、大压力机中高温高压电导率的原位测量技术研究现状及其进展。  相似文献   

天然黝帘石原位高压X射线衍射和拉曼光谱     

《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)

黝帘石属于绿帘石族矿物[Ca2(Al,Fe)3Si3O12(OH)],产出于各种不同地质环境(比如大陆碰撞带和俯冲带)的高压和超高压变质岩中。不同于其他绿帘石族矿物属于单斜晶系矿物,黝帘石属于斜方晶系(空间群Pnma)。本文采用金刚石压腔装置(DAC)结合同步辐射X射线衍射及拉曼光谱技术对天然黝帘石[Ca2(Al2.71Fe0.29)(Si O4)(Si2O7)O(OH)]进行了原位常温高压实验研究,以期增进对黝帘石在常温高压下的稳定性以及Fe含量的不同对于其弹性性质影响的认识。原位常温高压X射线衍射实验在上海同步辐射装置(SSRF)的BL15U线站上完成。实验采用DAC高压装置结合单晶X射线衍射实验技术,实验最高压力约为30 GPa,衍射谱图采用黝帘石标准谱(JCPDS85-1631)进行指标化,衍射斑点的位置用来计算其在不同压力下的晶胞参数。随着实验压力的升高,所有的衍射晶面间距逐渐减小,当压力达约15.2 GPa,在衍射图谱上出现一新的衍射晶面信号(晶面间距d=2.238 3),并在之后的压力范围内一直存在。此外当压力达约22.6 GPa,又有一晶面间距d=2.689 6的新衍射信号出现,并一直保持存在到最高压力。据此推断黝帘石在压力约15 GPa时存在结构的变化。同时,在常温最高压力约为40 GPa条件下,对黝帘石进行了拉曼光谱测量。随着实验压力的增加,黝帘石的拉曼振动峰向着高波数方向移动,在压力约为15.7 GPa,低压下存在的波数为1 083 cm-1和1 098 cm-1的两个振动峰消失,与此同时,在波数为247 cm-1、303 cm-1、339 cm-1、和379 cm-1位置分别出现了新的拉曼谱峰,其中,339 cm-1峰于27.6 GPa时消失,其余新峰一直保持到实验最高压力值。因此,本文推测天然黝帘石样品在15~16 GPa压力范围内存在有结构的变化。对于变化后的结构和性质还有待于进一步研究。另外,本文利用三阶Birch-Murnaghan状态方程拟合了发生结构变化前(0~14.4 GPa)的p-V数据,得到V0=908.1(9)3、K0=108(2)GPa和K'0=6.5(6),其中V0、K0和K'0分别表示零压晶胞体积、等温体积模量及其压力导数值。综合上述获得的实验结果并结合前人对黝帘石的研究成果,本文探讨了含Fe量的不同对于黝帘石弹性性质以及晶体结构性质的影响。与不含Fe黝帘石的等温体积模量[Ca2Al3Si3O12OH(]122.1(7)GPa,123.4(4)GPa)以及低含Fe量的黝帘石[Ca2Al2.88Fe0.12Si3O12OH]的体积模量(119.1(7)GPa)相比,本次实验样品黝帘石[Ca2(Al2.71Fe0.29)(Si O4)(Si2O7)O(OH)]的体积模量(108(2)GPa)明显偏小,说明含Fe会增加黝帘石矿物的可压缩性,并且,含铁量越大其体积模量越小。  相似文献   

地球内部物质物性的原位高温高压研究:大体积压机与同步辐射源的结合   总被引：2，自引：1，他引：2  

王雁宾 《地学前缘》2006,13(2):1-36

大体积压机(large-volume press,简称为LVP)与金刚石对顶砧(diamond-anvil cell,简称为DAC)是两种相辅相成的、在高压研究中不可或缺的重要技术。大体积压机在温压范围上较金刚石对顶砧小,但它具有更加均匀的温压环境以及高于金刚石对顶砧几千以至百万倍的试样体积。这些特色使大体积压机成为精确测量试样整体物性和系统研究复杂材料系列的理想工具。在过去的20年里,高压和同步辐射技术方面的进展使大体积高压研究取得了革命性的突破。文中选择近期地学界的一些重要科研成果和技术突破作为例子,力图对同步辐射和大体积高压技术在高温高压研究中的近期进展作综合评述,最后简略讨论了LVP的发展前景。  相似文献   

锡石的原位高压X射线衍射研究     

隋兴伟  秦善  李海建  李玉娟  刘景  李晓东  李晖 《矿物岩石》2006,26(2):10-15

利用同步辐射能量色散X射线衍射(EDXD)方法和金刚石对顶砧(DAC)高压技术对采于四川平武的锡石进行原位高压(达24.0 GPa)结构研究发现:压力加载过程中,锡石在13.8 GPa时发生了从金红石型结构(P 42/m nm)到C aC l2型结构(P nnm)的位移式相变;在19.9 GPa时又由C aC l2型结构相变为黄铁矿型结构(P a3),此相变为重构式相变。对于第Ⅳ主族元素氧化物(S iO2,G eO2,SnO2和PbO2)及过渡金属氧化物(M nO2和R uO2)的高压行为进行了讨论,它们具有相似的高压相变序列,这些成果对与斯石英同构氧化物的高压行为研究提供了有价值的参考。  相似文献   

钛闪石的高压结构及其地质意义   总被引：1，自引：0，他引：1  

祝向平秦善  韩宝福刘景 李晓东巫翔  吴忠华 《岩石学报》2004,20(6):1456-1460

利用同步辐射EDXD方法和DAc高压技术对采于新疆天山碱性玄武岩地幔捕虏体中的钛闪石进行了原位高压(达25．4GPa)结构研究：在室温下，随着压力的增加，钛闪石的轴长a、b、c被逐渐压缩；当压力为18、9GPa时，钛闪石可能由于“脱水”而导致结构发生相变，此相变应属于可逆的二级相变。结合钛闪石的地质产状，我们认为，钛闪石在上地幔一定深度范围内可以保持稳定，是上地幔中重要的含水矿物相之一，其被携带到地表是一个非常快速的过程，本文的结果对某些含钛矿物的高压行为研究提供了一定的参考。  相似文献   

X-ray imaging of uranium in individual fluid inclusions     

P. Philippot  B. Ménez  A. Simionovici  A. Chabiron  M. Cuney  A. Snigirev  & I. Snigireva 《地学学报》2000,12(2):84-89

The spatial distribution of major (K, Ca, Mn, Fe) and trace elements (Ti, Cr, Cu, As, Br, Rb, Sr, Zr, Pb, Th, U) were determined in individual fluid inclusions from quartz veins of the Streltsov uranium deposit, Russia, using synchrotron radiation X-ray fluorescence (SXRF). The analyses were performed on the beamline ID-22 Micro-FID (Fluorescence, Imaging, Diffraction) of the European Synchrotron Research Facility (ESRF, Grenoble, France). Fluorescence X-ray maps of single fluid inclusions show a relatively homogeneous distribution of most elements throughout the inclusion, whereas Fe and, to a lesser extent, Sr display highly localized count rates. This observation argues for the presence of minute, optically invisible, compounds that are precipitated inside the inclusion. Simple model calculations indicate that relatively diluted solutions (10–100 ppm U) trapped at geologically relevant temperatures (e.g. 250 °C) would precipitate submicron sized particles. These particles would be highly reactive to the photon flux but not necessarily visible under the microscope. These results indicate that third-generation synchrotron light source can be a powerful technique to study the physical processes undergone by the fluid. When combined with chemical data, this technique can help to clarify fluid transport properties in natural systems.  相似文献   

同步辐射X射线吸收光谱在环境矿物学中的应用     

彭明生  胥焕岩 《矿物岩石地球化学通报》2005,24(3):217-221

本文介绍了同步辐射X射线吸收光谱（XAS）在环境矿物学中的应用与进展,尤其是在矿物载体催化剂的环境催化活性研究、固-液界面的微观机制研究、毒性痕量元素在矿物中赋存状态的研究、核废料的矿物处置研究等方面的发展现状。最后指出,XAS对推动环境矿物学的发展、优化环境矿物材料和原料的工艺流程具有独特的优势,在我国还有待进一步加强其发展和应用。  相似文献   

Stress-induced proton disorder in hydrous ringwoodite   总被引：1，自引：1，他引：0  

Monika Koch-Müller  Sergio Speziale  Fiorenza Deon  Maria Mrosko  Ulrich Schade 《Physics and Chemistry of Minerals》2011,38(1):65-73

We have measured in situ high-pressure IR absorption of synthetic hydrous (Mg_xFe_1−x)₂SiO₄ ringwoodites (x = 0.00 to 0.61) up to a maximum pressure of 30 GPa. In our study, we combined the megabar-type diamond-anvil cell (DAC) with conventional and synchrotron FTIR spectroscopy. The high-pressure measurements were performed in three different pressure-transmitting environments: (1) CsI powder, (2) cryogenically loaded liquid argon, and (3) cryogenically loaded liquid argon annealed at 8.6 GPa at temperature of 120°C before further pressure increase. Between 10 and 12 GPa, all the samples loaded with methods (1) and (2), independent on composition, showed a sudden disappearance of the prominent OH-stretching feature and simultaneous discontinuities and/or changes in the pressure dependence of lattice vibrations compared with spectra of samples loaded with method (3). In experiments performed with method (3) the OH-stretching vibrations as well as lattice vibrations could be observed up to 30 GPa and their pressure behavior (dν/dP) can well be described by linear fits. Molecular vibrations, such as the OH stretching, are sensitive to non-hydrostatic conditions, especially in minerals with highly symmetric structures. We interpret the disappearance of the OH bands using methods (1) and (2) as a stress-induced proton disordering in hydrous ringwoodite. Our results confirm that argon pressure medium produces strongly non-hydrostatic conditions comparable to CsI or KBr, if it is not thermally annealed at pressures above 8 GPa. Our results suggest that the transition observed in hydrous Mg-ringwoodite end member is not present in compositions containing Fe. By comparing the behavior of samples compressed in different environments, we suggest that sudden disappearance of the OH-stretching band in hydrous ringwoodite could be driven by deterioration of the quasi-hydrostatic stress condition instead of a pressure-induced effect.  相似文献   

同步辐射软X射线吸收谱与发射谱测定天然针铁矿能带结构     

丁聪  李艳  李岩  鲁安怀 《岩石矿物学杂志》2016,35(2):349-354

天然半导体矿物由于成分、缺陷复杂,传统测试方法如紫外可见漫反射等难以准确测定其禁带宽度.本文以针铁矿为例,通过第一性原理计算得到纯针铁矿及掺Al针铁矿的电子结构.计算结果显示,纯针铁矿导带底与价带顶均由Fe3d与O2p轨道组成,而当含杂质Al时,Al2p与O2p发生杂化参与了价带组成.在此基础上,利用同步辐射X射线氧的K边吸收谱与发射谱对纯针铁矿及天然针铁矿的能带结构进行了测定.结果表明,天然含Al的针铁矿禁带宽度为2.30eV,小于纯针铁矿(2.57eV).本研究提供了一种测定天然氧化物矿物禁带宽度的新方法,为深入研究天然半导体可见光催化活性产生机制提供了理论依据.  相似文献