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矿物岩石电导率实验研究对于认识地球内部的电导率分布和地球动力学具有重要的意义。本文于实验室中研究了一些典型地壳和地幔矿物、岩石的电导率,并将实验结果与野外电磁结果进行了对比。研究结果表明,含水矿物的脱水和存储于名义无水矿物中的水会显著提高岩石的电导率。含水矿物的脱水可能是导致地壳出现高导层的主要原因,而地幔的高导层则可能是由名义无水矿物中赋存的水所引起。实验室矿物、岩石电导率模型与野外大地电磁结果的对比,为研究地球内部的热状态和水含量的分布提供了重要依据。 相似文献
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地幔矿物的波速测量研究是认识地球深部物质组成和性质的重要方法.国际上在大压机中利用超声波技术对地幔矿物材料开展了广泛的波速测量研究,实验温压范围达到地幔转换带条件,而国内大压机超声波波速测量局限于6 GPa压力以内.在中国地质大学(武汉)地球深部研究实验室1 000 t Walker型多面砧大压机上,利用超声波技术,建立了一套高压波速测量系统,对地幔转换带矿物Mg2SiO4瓦兹利石多晶样品在18 GPa压力范围内的弹性波速进行了测量,测量结果与前人超声波波速测量结果相比总体吻合程度良好.利用多面砧大压机和超声波技术,在国内首次实现了地幔转换带高压条件下的波速测量,缩短了我国高压波速测量水平与国外先进水平的差距,同时可以为中国及周边地区地球物理观测资料的解析提供矿物物理方面的实验约束,为国内岩石矿物和固体材料的弹性研究提供实验技术支持. 相似文献
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上地幔可以存储大量的水,水能够极大地增强地幔矿物的电导率。在实验室高温高压条件下获得了含水和不含水矿物电导率不同的结论,有必要广泛开展含水矿物电导率实验研究。基于最新实验结果,充分考虑上地幔热力学条件,矿物体积随深度变化和矿物间水分配情况,对2个研究小组上地幔4种主要矿物实验室电导率结果采用平均方法建立随水含量变化的上地幔电导率-深度曲线,并与实测地球物理模型进行了对比。研究表明,水能够极大地影响上地幔的电性结构,推测上地幔平均水质量分数为0.01%,位于地球化学方法推断的上地幔水质量分数范围(50×10-6~200×10-6)。海洋上地幔软流圈高电导率异常很可能是碳酸盐熔体、硅酸盐熔体及水共同作用的结果。 相似文献
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天然高压矿物研究的新进展及其在地幔矿物学中的意义 总被引：4，自引：0，他引：4
对地表陨石坑岩石和陨石的冲击变质效应的研究, 是以往发现天然高压矿物的主要途径。α-PbO2 超斯石英、(Na,K,Ca)AlSi3O8-锰钡矿以及磷灰石高压同质多像变体等是几个近期在陨石中发现的天然高压相,这些高压相很可能存在于地幔之中。天然高压矿物的发现对地幔矿物学研究和发展起了推动作用。 相似文献
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夏群科 《矿物岩石地球化学通报》2015,(3)
<正>"水"在地幔的矿物中主要以晶格缺陷中的结构水形式存在,尽管其含量可能只有"10-6"的量级,但是这些微量的结构水会强烈的影响深部地幔矿物与岩石的化学物理性质,如矿物结构、岩石应变强度、部分熔融温度等,进而影响地幔的动力学性质和地球物理特征。大洋板块俯冲是"水"进入深部地幔的重要途径,各种高压、超高压含水相矿物是俯冲过程中"水"进入地幔的重要载体。因此,合成与研究超高压含水相硅酸盐矿物及其相变过程一直是实验岩石学的热点。 相似文献
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橄榄石高压多形林伍德石被认为是地幔过渡带的主要矿物。天然产状林伍德石主要在发生强烈冲击变质的球粒陨石冲击脉体中出现。目前还没有在地球岩石中发现林伍德石的报告。陨石冲击脉体的温度压力历史和矿物组合特征研究表明,林伍德石形成后,高压下淬火是使林伍德石不发生退变作用的重要条件。陨石中有利于林伍德石保存的淬火时间仅为数秒到十多秒。在地球上任何地质事件中,均难以实现在如此短的时问内使位于地幔过渡带的林伍德石被带往地球表层。寻找地球产状的林伍德石,关键是要在岩石和矿物中存在有利于林伍德石保存的条件,特别是当这些岩石和矿物仍处于高温的环境时。 相似文献
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“地球深部物质弹性的实验研究”是1989年国家自然科学基金资助项目(编号:48970206)。在实验室模拟地球内部的高温高压条件下,对矿物岩石进行就位弹性波速测量是开展本项目研究的主要方法。由于实验技术难度大,到目前为止已发表的较系统的高压波速测量的数据大多是在室温下获得的,压力范围多在1.0GPa以下。为了提高弹性波速测量的压力和温度范围,获得与地球内部物质更接近的弹性波速的实验数据。三年来该课题组全力以赴,首先对原有的YJ—3000吨压力机的静态超高压大腔体实验设备进行了技术改造。使其温度、压力控制系统实现了自动化,大大改善了升降压、升降温过程中高压腔体的压力温度品质。在此基础上,根据自己实验设备的特点,设计和安装了高温超高压超声脉冲法波速测量装置和样品组装方式。经过反复实验和改进,获得了高压同时加热条件下清晰的超声波图形。并将全波震相分析理论应用于图形的识 相似文献
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应用通用的时间域航空电磁测量装置能够空中激发极化测量，但需具备如下条件；在面岩石电阻率很大而常规电磁响应很小，地面岩石极化率很大，即激电响应远远大于电磁响应，实测的电导率频散必须在电磁测量系统接收的频率域内。本文以ＧＥＯＴＥＭ仪器在加拿大高纬度北极圈内航空电磁测量所获得的负瞬变响应为例，论述了航空激电测量及其应用的特殊条件。尽管用于解释数据的电导率频散很大，但它们与一些实验室测得的结果是一致。虽然 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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地幔流体作用——地幔捕虏体中流体包裹体的研究 总被引：8，自引：0，他引：8
被碱性玄武岩和金伯利岩带到地表的地幔捕虏体是认识地球深部信息的窗口 ,是人们能够直接观察到的一种上地幔样品 ,其矿物中流体包裹体的存在提供了上地幔流体活动的直接证据。流体 /地幔矿物之间元素的分配对约束地幔交代过程中流体相的作用和上地幔流体的组成 ,揭示俯冲带壳幔物质的再循环过程 ,解释岛弧玄武岩高场强元素亏损的原因有重要意义。文章对近年来有关地幔捕虏体中流体包裹体的研究进行了评述 ,并结合近年来流体 /地幔矿物之间元素分配的高温高压实验研究讨论了流体在地幔中的重要作用。 相似文献
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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. 相似文献
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地球物理深部探测研究表明,上地幔顶部个别地区具有显著的电导率异常,表现为高电导率和各向异性。造成上地幔顶部电导率异常的机理,一直以来是地球科学中极具争议的问题之一。目前比较流行的解释是由部分熔融产生的熔体和橄榄石中耦合的结构水所致,其它的解释包括由颗粒边界的石墨或硫化物以及其它一些导电性强的矿物所致。这些不同的模型,对于认识上地幔的结构、组成和性质有直接的影响。综合评述了近年来基于岩石学、地球化学、地球物理学、数值模拟和高温高压实验研究等方面的进展,对已有模型伴随的各种问题进行了探讨。局部地区的电导率异常可能主要由固态导电机制造成,但其主要载体可能不是构成地幔主体的橄榄岩,而很可能与上地幔岩石学组成上的宏观不均一性有关。不同地区上地幔顶部的电导率异常,可能由不同的因素造成,可能并不存在所谓的"单一"导电机制。 相似文献
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Temperature and pressure estimates for Earth's upper mantle generally are based on indirect information derived from phase equilibria studies and the measurement of temperature and pressure dependent physical and chemical properties for relevant mantle materials. This paper describes an alternative approach, based on solid-inclusion piezothermometry, which utilizes the thermoelastic properties of direct mantle derived mineral samples. In particular, this study provides the theoretical development, based on the Murnaghan equation of state for solids, for a simple method of calculating isomeke lines for host and inclusion minerals of cubic symmetry which may be extrapolated accurately to upper mantle pressure and temperature conditions. The method is demonstrated for the particular case of garnet inclusions in diamond, for which adequate laboratory thermoelastic data are available. A specific application is made in the evaluation of the depth of formation of the D1 garnet-diamond inclusion system described by Harris et al. (1970). The pressure and temperature conditions of inclusion formation lie along the calculated isomeke line within the range constrained by recent graphite-diamond phase equilibria data. However, because the isomeke line for the garnet-diamond system and the graphite-diamond phase transition are very similar in slope, a further constraint is required. Assuming, therefore, that temperature in the upper mantle is bounded by the “Oceanic” and “Shield” geotherms of Clark and Ringwood (1964), the present results indicate that the D1 garnet-diamond system formed within the depth range 138 to 155 km (about 45 to 53 kbar pressure). This result, which relates to the genesis of kimberlite xenoliths, is generally consistent with the results of other studies which utilize phase equilibria data. 相似文献
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首次报导了秦岭-大别山壳幔岩石高温高压下电导率的测定结果。该区中上地壳主要代表岩石(角闪岩、绢云母石英片岩、千枚岩等)在10-25km的温压条件下,含水矿物出现脱水会引起电导率值升高,认为这是该区出现高导层体的主要原因;中下地壳代表性岩石(片麻岩、麻粒岩、榴辉岩等)由于石英从α相向β相转变,会导致电导率值(σ)下降。在下地壳的温压条件下电导率值一般为10-2到10-3S·m-1;上地幔的代表性岩石由于组成矿物较为基性,电导率值比下地壳高,从0.1到1S·m-1。 相似文献
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T. Katsura T. Yoshino G. Manthilake T. Matsuzaki 《Russian Geology and Geophysics》2009,50(12):1139-1145
The electrical conductivity of the major upper mantle minerals, namely, olivine, wadsleyite and ringwoodite, is reviewed in this paper. There are mainly three electrical conduction mechanisms for three upper mantle minerals: hopping, ionic and proton conductions. The charge carriers for these conduction mechanisms are an electron hole in Fe ion, a vacancy in Mg site, and a proton, respectively. Hopping conduction is the most essential conduction mechanism for the major upper mantle minerals. Because ionic conduction has high activation energy, it becomes a dominant conduction mechanism only at high temperatures. Proton conduction contributes at relatively low temperatures. If the mantle minerals contain large amount of water (more than 0.1 wt.%), proton conduction can be a dominant conduction mechanism, even at high temperatures. 相似文献
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Kiyoshi Fuji-ta Tomoo Katsura Takuya Matsuzaki Masahiro Ichiki Tomoyuki Kobayashi 《Tectonophysics》2007,434(1-4):93-101
We conducted electrical conductivity measurements perpendicular and parallel to mineral foliation in dry gneiss at up to 1000 K and a constant pressure of 1 GPa. The analyzed gneisses were obtained from the Higo metamorphic belt, Kyushu, Japan. As the metamorphic conditions of these rocks have been well determined by previous studies, we were able to select samples that were representative of the middle to lower crust. Prior to the conductivity measurements, the samples were maintained at the maximum temperature for a long period, until the electrical conductivity had stabilized. Our experiment results reveal linear and reproducible conductivity data between temperatures of 600 and 1000 K. Conductivity measured perpendicular and parallel to foliation differ by an order of magnitude over the same temperature window. A plausible explanation for this discrepancy in conductivity is the contrasting configuration of minerals in the two sample orientations, as observed by backscattered electron image (BEI) and electron probe microanalysis (EPMA). We evaluated the conductivity and computed activation energy for each of the samples and compared the results with those of previous studies; our results are consistent with the conductivity values reported for other types of rocks. We also compared the experiment results with data derived from electromagnetic (EM) soundings. Electrical conductivity measurements undertaken perpendicular to foliation can account for the subsurface conductivity structure beneath central Kyushu, Japan. 相似文献