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本文主要总结了近十多年来橄榄岩流变实验的研究成果,介绍了上地幔流变研究的进展和意义.经过多年的实验研究,橄榄岩流变性质在理论和应用方面都已取得重要突破.人们利用高温高压实验深入研究了熔/流体、铁含量、粒径尺度、温压条件等因素对橄榄石流变性质的影响,得到了表征橄榄石流变特性的幂率本构方程的各参数,并从理论方面探讨了橄榄石等矿物在不同深度处可能存在的变形机制.在应用方面,高温高压流变研究为许多地质现象(如软流圈的成因)的解释和地球动力学(如地幔对流)的模拟提供了实验依据和基础数据,如辉石的粒度效应可以解释上地幔板块边界变形及剪切局域化问题等.尽管对上地幔矿物的流变特性进行了深入地研究,但还有许多问题需要人们进一步厘定,如碳酸盐熔体对橄榄石流变性质的影响,橄榄石变形机制的转化等. 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(3)
橄榄石是上地幔的主要造岩矿物,研究橄榄石在高温高压下的物理化学性质是了解地幔对流、板块运动等地球动力学过程的基础.一些研究橄榄石物理化学性质的实验需要用到橄榄石单晶,例如在实验室中进行的变形实验,无论是双轴压缩、三轴压缩、简单剪切,还是扭转变形实验等等.近年来,水对橄榄石蠕变性质的影响被广泛关注,橄榄石的含水测量也需要用到大尺寸的橄榄石单晶.除了实验室需要大晶体,合成晶体也是新材料领域的研究热点和发展前沿,目前国内外人工合成单晶的方法包括从固相、液相、气相以及从熔体中合成晶体.在人工合成橄榄石单晶方面,目前主要使用的方法包括提拉法、浮区法和烧结法.本文综述了从固相、液相、气相以及从熔体中合成晶体的方法,详细介绍了人工合成橄榄石单晶所采用的提拉法、浮区法和烧结法等三种方法的原理与合成过程,讨论了不同方法的优缺点,其中烧结法合成单晶需要的时间短,但是对温度以及实验的氧化还原环境要求较高;浮区法生长大的单晶耗时短、可以得到大尺寸的单晶,但对工艺技术要求高;提拉法可以通过籽晶的取向来制备不同晶体取向的单晶,过程容易控制,但是由于使用坩埚而容易污染,不适用于对于固态下有相变的晶体.通过以上研究,本文提出了以后生长大尺寸橄榄石单晶的可能途径,希望对橄榄石单晶的制备方面工作提供参考. 相似文献
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高温高压实验是探索地球深部奥秘的重要手段,金刚石压腔(Diamonnd Anvil Cell,DAC)作为一种静态超高压实验装置,目前能够达到的温压条件可以涵盖整个地球范围.近年来,随着实验技术的发展和实验装备的不断改进,DAC可以与多种物性测量方法相结合,在模拟地球深部温度和压力的条件下,原位获得有关地幔矿物的物性数据.本文首先介绍了金刚石压腔装置及其特点,然后重点阐述了近五年来DAC在典型地慢矿物物性研究方面取得的进展:(1)水在橄榄石、辉石中的结合方式及其影响;(2)组成成分变化对橄榄石、石榴子石、斯石英、钙钛矿等矿物物性的影响.文章最后对金刚石压腔装置的改进,特别是压砧的发展进行了探讨. 相似文献
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高温高压实验弹性波速研究及其地球动力学意义 总被引：6，自引：2，他引：6
本文在收集,整理国内外有关高温高压实验岩石,矿物弹性波速研究资料的基础上,对高温高压实验弹性波速研究的目的,内容进行了概述,并对国内外这一领域研究的历史,现状及有关实验技术方法进行了综述,其中重点介绍了我国在高温高压岩石波速研究方面的进展及所取得的成就,并对高温高压弹性波速研究的地球动力学意义进行了讨论。 相似文献
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构成地幔的大部分名义上无水矿物,包括橄榄石及其同质异象体、辉石以及石榴石等,均可以羟基形式赋存一定量的水.水在地幔不同深度的出现不仅对一系列物理性质(包括密度、波速、熔融温度、电导率和流变强度等)有重要影响,并且对地幔的动力学行为、横向结构和成分的不均一性以及地球深部的演化过程具有重要意义.近年来,地震学研究在地幔不同深度和不同区域均发现低速带的存在,而观测到的地幔速度异常很可能与地幔中的水密切相关.高温高压矿物学利用实验和理论计算,对水是如何影响地幔主要构成矿物的弹性模量和波速进行了深入研究,并取得了大量进展.这些研究对正确理解地幔速度异常的形成机制,查明地幔中水的分布,探寻水在地球内部的迁移形式至关重要.本文针对近年来高温高压矿物学在地幔含水矿物弹性模量的研究成果进行了综述,介绍了该研究方向的进展和不足,并对未来的研究方向进行了阐述. 相似文献
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岩石的流变决定了地球各时空尺度的变形,是理解大陆岩石圈构造演化的关键.岩石流变学的研究主要通过高温高压流变学实验和天然变形岩石的多尺度观测来实现,目前已经积累了大量的数据.本文总结了岩石圈不同深度主要造岩矿物,包括橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石、斜长石、石英和云母的流变机制、组构类型以及地震学性质;介绍了岩石圈地幔橄榄岩、榴辉岩、基性麻粒岩、斜长角闪岩和长英质岩石的高温高压实验和天然变形观测进展,包括流变学强度和行为、地震波速和各向异性等;以青藏高原为例,讨论了岩石流变学研究在解译地震波速各向异性的定量化约束作用.将矿物变形组构与地震波各向异性相结合,有望在岩石圈流变学机制和结构的研究中取得重要突破. 相似文献
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数字岩心是计算岩石弹性性质的一类常用方法.龙马溪组页岩具有多矿物构成、复杂微结构和强非均质等特征,常规岩石物理的弹性等效解析建模局限性较大,目前流行的静态数值等效建模方法的精度有限.本文基于高分辨率的页岩数字岩心数据,采用多阈值分割方法将数字岩心分解为黏土、石英、孔隙、TOC、长石类、黄铁矿类等六种矿物类型;利用矿物组分等效模量法计算各类矿物的弹性模量;采用二元函数分水岭方法表征不同压力下的岩石孔隙变形和颗粒接触关系变化;通过取向分布函数(ODF)定量分析矿物颗粒展布造成的各向异性特征.最后基于Biot孔弹方程,采用不分裂卷积完全匹配层(CPML)旋转交错网格有限差分法模拟不同压力下弹性波在数字岩心中的传播.以未加压的数字岩心为参考模型,计算不同压力下弹性波走时的平均时间差,进而估算各压力点的数字岩心等效速度.与该岩心样品的超声实验测量速度比较,动态法数值计算结果略偏高,据此校正数值计算过程中表征岩石微结构及颗粒接触关系随压力变化的二元函数,有效改善动态法弹性等效数值建模精度. 相似文献