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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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夏祥 《矿物岩石地球化学通报》1991,(4)
相变是固体性质研究的一个重要领域,它不仅具有重要的理论意义,在技术上也有广泛的应用。在地学领域,矿物相变与地球动力学过程有密切的联系,通过矿物相变的研究可以了解矿物的生成和演化,了解地质作用的演化过程。因而矿物相变研究近年来有了较大的发展。目前矿物相变研究在不断向热力学和动力学研究方向发展。 1.矿物的二级相变和朗道理论矿物在给定的热力学条件下结构不稳定就套发生相变。热力学可以给出一个很好的相变分类。Ehrenfest把相变前后的自由能变化作为相变分类的依据,在相变点自由能的一级微分不连续的相变称为一级相变,把自由能的二级微分不连 相似文献
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辉长岩的高压部分熔融实验研究 总被引：8，自引：5，他引：3
利用天然含水辉长岩在１．５～３．０ＧＰａ,９００℃～１４４０℃条件下进行了高温高压部分熔融实验,系统地分析了辉长岩部分熔融后实验产物的岩石学、矿物学、地球化学特征。获得了１）辉长岩的高压熔融曲线,２）辉长岩在不同压力下熔融时,残留相矿物组合及期间矿物相转变与熔融液相成分（相当于安山岩浆）特征。认识了辉长岩与榴辉岩相间的相变关系;辉长岩－榴辉岩－安山岩之间的内在联系以及高温榴辉岩的可能成因。 相似文献
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麻粒岩相条件下石榴黑云斜长片麻岩实验结果表明,含水矿物黑云母(Bi)脱水熔融、长英质矿物部分熔融的性质主要受控于温度条件;而矿物相转变不仅受控于温压条件,而且与脱水熔融、部分熔融存在密切成因联系。依据Bi脱水熔融性质和石榴石(Gi)转变反应特征,可划分以下三个阶段:(1)当温度在700℃时,Bi转变为钛铁矿(Ilm)+磁铁矿(Mt)+H_2O,Gt转变为Mt,(2)当温度在730—760℃,Bi脱水熔融为富K_2O熔体(Melt)+Ilm+Mt,Gt转变为紫苏辉石(Hy)+堇青石(Crd);(3)当温度大于790℃时,Bi脱水熔融为Melt+Hy+Ilm+Mt+H_2O,Gt则转变为Hy+尖晶石(Sp)+Crd组合。熔体比例和熔体演化特征除受温压条件控制外,与长英质矿物部分熔融程度和脱水熔融性质关系密切。实验结果显示,在麻粒岩相变质作用以及与其相伴随的重熔作用(或区域性混合岩化作用)过程中,不仅存在传统的固相+固相(或流体相)的反应和脱水熔融反应,而且存在熔体参与的变质反应(即:未熔矿物与熔体之间的反应)。该项实验对深入探讨麻粒岩相矿物演化的成因机制及其动力学意义提供可靠的实验依据。 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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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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纳米级超高压相金红石——大陆深俯冲深度的示踪 总被引：4，自引：0，他引：4
大陆深俯冲深度对于了解大陆碰撞造山带中超高压变质岩的折返动力学具有重要意义。文章重点综述了德国含金刚石片麻岩纳米级超高压相 α PbO2 型、斜锆石 (ZrO2 )型结构TiO2 以及金红石其它多形的超显微构造特征、形成的温度压力条件、相变机理以及动力学意义。中国大别—苏鲁超高压变质地区广泛发育金红石副矿物、金红石包裹体或针状金红石出溶体 ,它们为超高压纳米相α PbO2 型和斜锆石型结构TiO2 的存在提供了必要的物质前提。纳米新技术在地球科学中的应用 ,必将给地球科学的发展带来的契机。 相似文献
9.
微生物—矿物间半导体介导电子传递机制研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
《地球科学进展》2016,(4)
矿物与微生物相互作用是地球表层系统中重要的生物地球化学过程,是联系不同圈层物质与能量交换的重要纽带,深刻地影响着一系列重要的地表过程,包括次生矿物的形成与演化、养分循环与污染物环境行为。在微生物—矿物的研究中,以往主要关注微生物的胞外电子传递和微生物介导的矿物溶解、沉淀、矿化等过程。由于矿物本身具有半导体性质,其在微生物胞外电子传递过程中扮演特殊的角色,这也为近期备受关注的微生物—矿物相互作用研究提供了一个崭新的视角。半导体矿物具有独特的能级结构和氧化还原性质,导致微生物—半导体矿物的相互作用机制差别很大。从热力学驱动和光能驱动2个方面分别阐述微生物—矿物间半导体导电机制的最新研究进展,并深入揭示其界面电子转移的机理。最后展望了微生物—半导体矿物相互作用的未来发展趋势。 相似文献
10.
《地学前缘》2017,(2)
岩石圈中许多地质过程,都曾经历过降压作用。岩石圈中的压力是一个极为重要的参数,压力的降低将改变地质作用过程的其他物理化学性质,包括导致相变。通过岩石圈中降压过程性质和机制的研究,重点探讨降压所引起的相变及其地质意义,试图从新的研究角度提出一些认识和思路。(1)降压是岩石圈中许多地质作用发生的必要条件,降压的性质不同对应不同的地质现象。(2)岩石圈物质的相变线(含两端点)及邻区的物理化学行为突变有重要研究价值。降压可导致岩石圈中的水发生一、二级相变,影响着热液成矿和油气成藏,是"构造降压-水相变耦合成矿(藏)"新模式的理论核心。降压导致岩石圈中固体熔融相变,是岩浆形成的必要条件,降压性质差异决定着岩浆岩的种类和结构。降压过程中,矿物组合随之调整,因各种矿物的相变线不同,矿物变形行为表现各异,地压梯度明显降低,影响超高压变质作用和变形、岩石圈减薄等的解释。(3)降压通常是岩石圈局部升温和聚集水的前提。岩石圈中若没有降压,就不会出现明显升温和聚集水的现象。 相似文献
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动高压物理在地球与行星科学研究中的应用 总被引：3，自引：1，他引：2
综述了动高压物理应用于地球和行星科学研究中的一些最新进展,包括地球内部的物质组成与热力学状态,巨行星的物质组成模型,太阳系中的碰撞成坑与吸积相互作用等。依据铁的冲击波数据,结合其他热力学数据,可以得到一条统一的铁的熔化曲线,将动高压与静高压数据完全统一,初步解决了长期困扰高压界的动、静压关于铁的熔化温度存在系统偏差的诘难。外推到ICB处(330 GPa),铁的熔化温度(亦称锚定温度)约为(5 950±100) K。冲击Hugoniot 数据,结合地震学模型可以约束地幔与地核的物质组成。冲击压缩下钙钛矿型(Mg0 9,Fe0 1)SiO3的高压声速测量结果表明,1 770 km深度的不连续面不仅是一个相变界面而且是一个化学成分或矿物学分界面。低温可凝聚气体(H2、He)或冰(H2 O, CH4, CO2, NH3 和N2 )的冲击波数据,及Jeffrey 数等其他数据可以用来构建巨行星(如木星和土星)的物质组成模型。地球深部矿物的冲击温度测量可以用来研究它们的高压熔化行为,据此建立的高压相图可以为控制地幔对流的地幔物质的准静态蠕变提供约束条件。熔融硅酸盐在上地幔压力条件下的冲击压缩数据,可以约束地幔熔岩稳定存在的深度,在此深度地幔熔岩不会因固体围岩提供的浮力而向上运移到地表,从而在此深度形成稳定的低速带。冲击波数据在描写行? 相似文献
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地球深部物质科学——在静高压大腔体实验研究方面的某些进展 总被引：1，自引：0，他引：1
介绍近年来使用静态超高压大腔体实验技术 ,在模拟地球内部的高温高压条件下 ,对地球物质进行的若干物理和化学性质的实验研究。高压同时高温条件下多种岩石样品的弹性波速就位测量揭示出物质的声软化现象和振幅效应 ;高温高压下陨石和岩石的熔融结晶实验发现了陨石硅酸盐相的不混溶现象以及玄武岩熔体结构的变化 ,在玄武岩转变为榴辉岩的实验中观测到了刚玉相 ;在高温高压水的实验中 ,发现了冰 Ⅶ 的亚稳相和熔融前效应以及超临界水及其稀溶液的一些新性质。这些实验结果为探索地球深部物质的性质和状态以及迁移和演化提供了新的依据。 相似文献
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地球深部科学研究的新进展——记2007年美国地球物理联合会(AGU) 总被引：2，自引：1，他引：1
主要根据2007年美国地球物理联合会(AGU)秋季会议的资料,简述了地球深部科学研究最近几年来的新进展。主要涉及以下几方面领域:复杂的地球动力学模拟到状态方程理论和实验研究;地幔相变和地震的不连续性到深源地震机制;地核的结构和动力学到地球内部的挥发性物质和熔体等地球深部科学研究。从会议的内容看出有三个亮点是值得我们注意的:(1)学科间的融合是地球深部科学研究的主流方向;(2)国际间的合作是当前地球深部科学研究的一大亮点;(3)高精度的技术(超级计算机(supercomputers)和集群(clusters)纵观计算机)是地球深部科学研究的新手段。中国科学家应该关注固体地球科学中这个前缘研究同时共享世界先进科学研究的新成果。 相似文献
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地幔转换带是联系上下地幔的纽带,对于认识整个地幔的组成和演化、地幔对流、岩石圈深俯冲及深源地震等地球深部动力学问题具有重要意义。一般认为,转换带地震不连续面主要与橄榄石的高压相变密切相关。最新的高温高压实验研究表明,地幔中非橄榄石组分的相变,如辉石和石榴子石的相变,对不连续面的深度和宽度以及转换带内的波速和密度梯度也起到很大的影响。另外地幔全岩成分、端员组分、温度和水也对相变和不连续面具有重要影响,这些精细的实验研究成果更好地解释了转换带地震不连续面一些相对局部的性质和变化,促进了我们对地球深部性质和动力学过程的了解。因为缺少直接来自地球深部的样品,而地球物理和地球化学研究也有它们的相对局限性,所以高温高压实验仍然是我们了解地球深部成分和性质的重要手段之一。 相似文献
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试论地球内部流体与地质作用——现代地质科学研究思考 总被引：11，自引：0，他引：11
把以地球固体部分作为主要研究对象所建立起来的地质科学称为传统地质科学,它只在该学科研究的起点——沉积地质学和学科研究的最终目的——成矿地质学两个领域不自觉地将地球内部流体放到了重要地位,而在其间的绝大多数研究则忽略了对地球内部流体的讨论,在其原有的知识体系范围内已找不到关于地球内部物质和能量转移、转换等方面所存在的大量问题的解决途径和完整答案。现代地质科学的发展已经开始将地球内部流体作为主要研究对象,并将其贯穿到了所有地质学研究的领域当中。其基本出发点应是：地球内部流体广泛存在,并永不停息地运动着,它与固体地球部分同样重要,是现代地质科学研究的主要对象。它不仅在各种地质作用中起着极其重要的作用, 而且, 它基本上可以认为是一切地质作用的最初根源, 也就是说, 流体作用贯穿于一切地质作用( 包括构造活动、岩浆作用、变质作用、沉积作用、成矿作用、地质自然灾害等) 过程的始终。地球内部一切地质作用又通过地球内部流体有机地统一在一起。可将地球内部流体按其与特定地质作用的关系划分为具包含循环性质的初始流体、过程流体和终结流体三类。针对目前的研究大量地集中在过程流体和终结流体方面的现状, 在体现现代地质科学和传统地质科学本质区别的地质作用初始流体方面进行了系统整理和论述, 并提出了可能成为现代地质科学基础性学科的(地球内部) 流体统一地质学。 相似文献
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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
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
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设立“地下明灯研究计划”的建议 总被引：34，自引：2，他引：34
20世纪末，空间对地观测技术的发展，获得了地球表面清晰的图像，使人们可以实时地观测地球水圈和大气圈的结构、状态和运动过程，及其与生物圈的相互作用，这是地球系统科学革命性的进展。介绍的“地下明灯研究计划”，其目标是获得地球内部不同深度情况下不同尺度的图像，这些图像是新型的地球内部“三维地图”，它将完善和改变我们对大陆动力学、岩石圈结构和状态的认识。 相似文献
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Lin-gun Liu 《Contributions to Mineralogy and Petrology》2002,144(1):16-21
Diamonds containing ferropericlase (Mg,Fe)O and other silicate (enstatite [(Mg,Fe)SiO3], in particular) assemblages are generally believed to be derived from the Earth's lower mantle. On the basis of the observed ratio between ferropericlase and enstatite inclusions and the FeO content of these ferropericlases, it is concluded that most of these minerals entrapped in diamonds may not represent the lithology of the lower mantle itself as has been suggested by many investigators. Instead, ferropericlases in these diamonds represent most likely the disproportionate product of ferromagnesite [(Mg,Fe)CO3], which underwent a decarbonation reaction to form both diamond and ferropericlase simultaneously in the lower mantle. The wide variation in the Mg# of ferropericlase inclusions in diamonds is attributed to the decarbonation "loop" of the MgCO3-FeCO3 solid solutions. Some of the enstatite inclusions coexisting with these ferropericlases in the same diamond may represent the most abundant mineral species of (Mg,Fe)SiO3-perovskite in the lower mantle. The latter mineral phase experienced a retrogressive transition into enstatite during the transport of diamonds to the Earth's surface. 相似文献
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中国地球深部结构和深层动力过程与主体发展方向 总被引：20，自引：3，他引：17
地球深部结构、构造与大陆动力学研究在地球科学领域中占有重要地位。地球深既是资源、能源形成和演化的场所,又是地震灾害的策源地。它涉及了当今众多相邻学科的发展与成就,故对地球本体的认识在不断深化,特别是地球深部物质与能量的交换的深层动力过程。本文在阐述我国20世纪,主要是20世纪下半叶以来地球深部结构与构造研究主体成就的基础上,依据当今该领域在全球范围内的发展趋势,探讨了21世纪初、中吉的发展导向,并提出了某些战略重点。基于这样的前提,文中着重讨论了以下6个问题：①地球深部结构与大型动力学研究的意义、主题与目标;②地球物理深部地震探测揭示的地壳和上地幔的复杂性;③岩石圈内的大型滑脱构造和地震“孕育”的深部环境;④地球内部地震波传播速度分布与各向异性;⑤地球深部结构、构造与大陆动力学;⑥21世纪初,中叶地球深部与大陆动力学研究的发展战略重点。 相似文献
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弹性模量、波速与应力的关系及其应用 总被引：1，自引：0，他引：1
为充分了解不同尺度地质系统的岩石动力学特征,更好利用不同规模勘探资料有效解释地质系统的特征,在岩石物理实验对岩石弹性模量、波速与应力的关系进行研究总结的基础上,探讨野外实际地震勘探中地震波速与地应力的关系。研究表明,岩石、岩体或地质系统是多相(固液气)、多种矿物、各种构造的综合体,不论尺度如何均可以用多重介质孔隙裂隙地质模型描述,而波速是一定尺度不均匀地质体的等效波速,在一定地质条件下,各种尺度介质波速、岩石弹性模量与有效应力存在依存关系。坚硬的岩石通常很脆,如果岩石处于很大的应力之下,应力的释放将在岩石中产生微裂隙,微裂隙会降低地震速度。只要把岩石恢复到原来的应力状态就可能消除所引发的微裂隙。在岩体未达到破坏时,应力越大,波速愈高。压力释放引发的微裂隙有助于现场确定最大/最小水平应力方向,波速的椭圆长轴即为主应力方向。而上覆地层压力不变(或变化很小),净储层压力的影响正好与储层压力对地震特性的影响相反。随着净储层压力的增加,所有岩石的地震特性都增高。这种增高的量级取决于若干其它的因素(孔隙形状、孔隙度、孔隙流体、岩性等等)。不论野外地震勘探还是实验研究,地震波速与地应力的一致性为地质系统的正反演解释提供了宏观控制依据:通过测量弄清 相似文献