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高温高压下流体中电解质的活度系数在地球化学领域有着广泛的应用。本实验测量了100—500℃、0．11—12GPa下0．01mol／L KCl溶液的电导率,并利用Hueckel方程由实验确定的摩尔电导和极限摩尔电导计算出了KCl的平均摩尔活度系数。平均摩尔活度系数随温度升高而减小,随压力升高而增大,而在高温高压下随温度压力的升高几乎保持恒定。 相似文献
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高温高压下闪长岩弹性纵波速度的实验研究 总被引：4，自引：0，他引：4
利用YJ-3000吨压力机,在1．0GPa、室温至1000℃条件下采用超声波脉冲透射-反射法就位测量了闪长岩的纵波速度(VP),并在720℃、780℃、870℃和980℃获得了4个实验产物。在1．0GPa恒定压力下,闪长岩的VP随温度升高呈线性缓慢降低;当温度大于750℃时,波速开始大幅度下降。显微镜观察和电子探针鉴定结果表明：在不同温度下闪长岩内部的矿物发生了不同程度的脱水和部分熔融等反应。波速随温度升高呈线性和非线性下降,主要是由于在高温高压条件下岩石内部矿物发生热膨胀、脱水和部分熔融等反应引起了岩石 相似文献
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在1.0、2 .0GPa和873～12 2 3K的温压条件下,借助于12 6 0阻抗增益相位分析仪测定了叶蜡石的电导率,并用阻抗谱原理分析了其微观导电机制。实验结果表明:样品的电导率对频率具有很强的依赖性;电阻率随着温度的升高而减小,电导率随着温度升高而增大,logσ与1/T之间符合Arrenhius线性关系;叶蜡石在1.0GPa和2 .0GPa的压力下脱水温度分别为10 74K和110 1K。根据本次获得的电导率实验结果并结合前人对滑石族所做的工作,得出了与前人不同的结论:滑石族矿物脱水电导率曲线出现了转折点。 相似文献
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在温度约800—1300℃和压力1.0—3.5GPa下,对加入约2％水的钾质玄武岩和榴辉岩样品的熔融实验研究结果表明,两种岩石的固相线都明显低于干体系同类成分岩石熔融实验研究获得的固相线温度;其中前者由于相对富钾其熔点总体上又低于后者,与已有的研究资料一致。不同的是榴辉岩是随着压力的增大熔点温度增高,钾质玄武岩仅在1.5—2.5GPa和大于3.0GPa压力时其熔点随着压力的增大而增高,在2.5—3.0GPa压力范围内则相反。笔者认为这是由于钾质玄武岩在压力2.5GPa以下,存在着角闪石,2.5GPa以上存在金云母所致,二者矿物特定的成分决定了角闪石具有高于(或接近于)而金云母具有低于湿体系固相线的脱水温度;而含水榴辉岩实验的连续固相线特征则是其角闪石的脱水温度低于或接近含水条件的熔点温度所致。从而造成高压条件下岩石熔点的降低。因此,岩石圈中岩石的成分及其所决定的含水矿物类型和稳定温压条件是控制岩石固相线形式的重要因素,并可以很好地解释深部岩石的部分熔融和地震波低速带的成因。 相似文献
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高压下多硅白云母的拉曼光谱学研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在金刚石压腔中，通过原位拉曼光谱研究了多硅白云母在常温高压下的稳定性。实验获得了多硅白云母从常压到20GPa的拉曼光谱数据，研究了多硅白云母的266、708和3618cm^-1叫谱峰与压力的相关性。研究发现，多硅白云母的708cm^-1叫谱峰随压力增加有规律地向高频方向偏移，与压力的增加呈明显的正相关性，即y（拉曼位移，cm^-1）=0．5238x（压力，GPa）＋712．31，相关系数R^2=0．9656，并且该谱峰在压力4．7GPa时消失，这可能与多硅白云母中的Si、Al替代有关。羟基3618cm^-1谱峰则随压力增加向低频方向移动，谱峰的降低与压力的增加呈明显的线性关系变化（y=-0．3402X＋3617．8，R^2=0．9662），并且强度随着压力的增加也在逐渐减弱，在压力达18GPa时开始消失，推测该压力可能为多硅白云母在常温下脱羟基的极限压力。 相似文献
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宋茂双 《矿物岩石地球化学通报》1997,(4)
蛇纹石化碱性橄榄石玄武岩、水和氢氧化钠溶液的高温高压实验研究宋茂双（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词高温高压碱性玄武岩Ｐ波速度熔融－结晶蛇纹石脱水温度作者测量了高温高压下蛇纹石化碱性橄榄玄武岩的Ｐ波速度、蛇纹石脱水温度和Ｈ２Ｏ及Ｎａ... 相似文献
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利用Paterson气体介质高温高压流变仪对纯叶蛇纹岩在100~400MPa围压、25~700℃温度和10-5~1.5×10-6s-1应变速率下进行了三轴压缩变形实验。实验结果表明叶蛇纹石在低压条件下表现为脆性破裂,高压或脱水条件下表现为半脆性破裂。随着温度的增加,叶蛇纹石的强度显示逐渐降低的趋势;尤其在脱水条件下,温度的增加可导致叶蛇纹石强度大幅度地降低,而且此时预热时间对强度的影响比未发生脱水时更加显著。结合前人的研究并对比发现,围压在室温下的增加导致叶蛇纹岩强度增加;但在高温下围压的增加导致试样强度整体上降低,这很可能是试样内聚力的局部损失与韧性增强引起的。围压和温度的升高,以及断层面上流体的增加很可能会增加破裂面的韧性,从而减小摩擦系数。此外,叶蛇纹石并非以往人们所认为的那样具有极低的强度,其强度要比低温蛇纹石(如利蛇纹石和纤蛇纹石)的大得多,即便在高温(大约600℃)下差应力大于约600MPa和中-低温(≤400℃)下差应力大于约1000MPa时仍没有表现出明显屈服的迹象。在脱水条件下,蛇纹岩并没有发生脱水致脆,相反脱水使得试样的断裂行为变得更加温和些。因此,俯冲带蛇纹岩脱水更可能诱发其周围更加脆性的岩石发生地震而不是脱水的蛇纹岩本身发生地震。 相似文献
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俯冲带变质脱水作用对俯冲带的流体形成、岩浆起源和演化起着重要的控制作用。泥质岩是俯冲板块表层沉积物的典型代表,本文以天然泥质岩为对象,成功运用高压差热分析(HP-DTA)方法对其在1．5-4．0GPa下的脱水温度进行了实验研究。结果表明,泥质岩的脱水温度与压力呈很好的负相关关系。通过与冷、热俯冲带地热梯度线比较,确定了泥质岩在俯冲带深部发生变质脱水作用的深度范围(75-145 km),为岛弧岩浆源区位置的解释提供了实验证据。 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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徐有生 《矿物岩石地球化学通报》1997,(4)
高温高压下水和氯化钠溶液的物理化学性质研究徐有生（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词高温高压水和ＮａＣｌ溶液物理化学性质水和ＮａＣｌ溶液是地质上最常见的溶液，了解其物理化学性质有助于研究水溶液在地球内部各种地质作用和地质过程中所起的作... 相似文献
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《地学前缘(英文版)》2022,13(2):101342
Hydrous minerals within the subducting oceanic slab are important hosts for water. Clarification of the stability field of hydrous minerals helps to understand transport and distribution of water from the surface to the Earth’s interior. We investigated the stability of brucite, a prototype of hydrous minerals, by means of electrical conductivity measurements in both open and closed systems at 3 GPa and temperatures up to 1300 K. Dramatic increase of conductivity in association with characteristic impedance spectra suggests that partial dehydration of single-crystal brucite in the open system with a low water fugacity occurs at 950 K, which is about 300 K lower than those previously defined by phase equilibrium experiments in the closed system. By contrast, brucite completely dehydrates at 1300 K in the closed system, consistent with previous studies. Partial dehydration may generate a highly defective structure but does not lead to the breakdown of brucite to periclase and water immediately. Water activity plays a key role in the stability of hydrous minerals. Low water activity (aH2O) caused by the high wetting behavior of the subducted oceanic slab at the transition zone depth may cause the partial dehydration of the dense hydrous magnesium silicates (DHMSs), which significantly reduces the temperature stability of DHMS (this mechanism has been confirmed by previous study on super hydrous phase B). As a result, the transition zone may serve as a ‘dead zone’ for DHMSs, and most water will be stored in wadsleyite and ringwoodite in the transition zone. 相似文献
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高温高压实验作为地球科学研究的重要方向之一,通过模拟地球深部的温度和压力条件,了解地球深部物质的物理化学性质、地球内部结构和动力学演化。角闪石属于双链硅酸盐矿物,为地幔岩石圈的重要组成,广泛分布在海洋地壳、俯冲板块、变质岩和火成岩中。作为俯冲带的重要含水矿物,角闪石的广泛分布和高温高压下的脱水对于理解俯冲带水含量以及水迁移具有重要作用,同时在俯冲带的地震活动、高电导率异常、地震波速异常和岩浆活动中扮演重要角色。在过去的近百年时间里,国内外学者对角闪石高温高压物理化学性质进行了大量的研究。角闪石具有非常复杂的元素组成和结构特征,由此也导致了不同角闪石物理化学性质存在显著不同,包括脱水与脱羟基反应中元素迁移的差异、角闪石形成与分解过程中碱性元素(K+Na)和H2O含量对热稳定的影响、不同空间群结构下的高压结构相变、原位条件下不同结晶方向的电导率异常、不同结晶学优选方位(CPO)下的波速异常等。已有的研究对于角闪石的物理化学性质以及其在俯冲带中发挥的作用有了比较清楚的认识,但仍然有许多问题需要进一步研究,如角闪石的高压脱水动力学、热物性和变形机制等。 相似文献
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在YJ3000t高压装置上,利用超声波脉冲透射-反射法测量恒压0.6GPa,1.0GPa和2.0GPa,室温至1 195℃条件下斜长角闪岩的纵波波速(Vp),统计了实验中间产物中各组分的体积百分含量和熔体形态(二面角),并根据主要矿物含量和弹性参数,利用VRH平均模型计算了高温高压下斜长角闪岩的Vp。结果显示,不同压力下,样品的Vp随温度升高首先缓慢降低,在温度达约850℃～950℃时转而快速下降。实验产物观测显示,随温度升高熔体含量显著增加,二面角不断减小,熔体由封闭囊状演变为连通薄膜,部分熔融是导致岩石Vp快速降低的主要因素。高温高压下Vp计算结果与测量结果有相同的Vp-T变化趋势,其对比研究表明,岩石初始熔融时,熔体尚未连通,此时熔体含量控制着岩石Vp的降低。部分熔融加剧导致熔体逐渐连通,此时不同压力下熔体导致Vp下降有差异,这可能与熔体连通过程中熔体薄膜的形态因子变化有关。 相似文献
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实验岩石学对埃达克岩成因的限定——兼论中国东部富钾高Sr/Y比值花岗岩类 总被引：15，自引：0，他引：15
大量变玄武岩脱水熔融实验表明,制约埃达克岩形成的主要因素是源岩、水和地壳热结构(p-T轨迹)。变玄武岩低到中等程度(10％～40％)的部分熔融过程中,含水矿物(主要是角闪石)脱水反应产生埃达克岩熔体,残余相组合为石榴石+单斜辉石±斜方辉石±角闪石(没有斜长石)。在俯冲带,当压力为1.6～2.2 GPa(约70～90 km)和温度为800～1150℃时,具有高的剪切热速率和非常年轻的(<25 Ma)、热的俯冲大洋岩石圈就会发生脱水熔融形成埃达克熔体。在增厚地壳内,具有高的热状态的底侵玄武质下地壳在压力≥0.8 GPa(>35 km)和温度介于800～1100℃之间发生部分熔融形成埃达克质熔体。然而,中国东部晚中生代富钾高Sr/Y比值花岗岩类,可能形成于加厚地壳开始减薄及地壳从挤压向拉张伸展转换的环境下,所对应的岩浆,与下地壳底侵的碱性玄武岩和/或拉斑玄武岩在压力1.0～1.5 GPa和温度850～1080℃之间发生部分熔融有关,熔融的残余相为辉石岩类,岩浆在上升侵位过程中还受到了地壳AFC的影响。中国东部中生代岩石圈从加厚转变为减薄的过程,就可能与玄武质岩浆的底侵作用及随后含石榴石辉石岩类残余体的拆沉作用有关。 相似文献
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蛇纹石脱水与大洋俯冲带中源地震(70~300km)的关系 总被引：4，自引：2，他引：4
蛇纹石脱水致裂作用是诱发大洋俯冲带中源地震(70~300km)的一种重要成因机制,它与中等深度双地震带的形成有很密切的关系。双地震带在冷俯冲带中是一种常见现象,它由上下相距20~40km的两个平行地震层组成。上地震层位于俯冲洋壳中,可能是洋壳蓝片岩脱水形成榴辉岩的系列脱水反应诱发了地震;下地震层位于大洋俯冲地幔中,可能是部分交代的地幔橄榄岩脱水控制着中源地震的分布。蛇纹岩在高温高压条件下的变形实验证实蛇纹石在脱水过程中引起岩石弱化和脆性破裂,这已经得到了对蛇纹石脱水过程中岩石物理性质和变形后样品的显微构造等理论研究上的支持。在蛇纹石脱水过程中,产生的流体与固体残留物分离,形成了大量的I型(张性)微裂隙,最终导致岩石破裂和形成断层。根据叶蛇纹石脱水反应相图,理论上在大洋俯冲带中蛇纹石脱水位置会出现双层结构,但只有平行于俯冲板块顶层等温线的一支才可能脱水诱发地震,并对应于双地震带的下地震层。下地震层所处的位置具有低的vp/vs值,暗示岩石圈大洋地幔顶层发生了部分交代。但它的交代机制尚不清楚,可能是海水通过洋底转换断层和/或沿着在外海沟隆起中形成的断层渗入大洋地幔顶层,并发生了洋壳和大洋地幔交代。双地震带在120~200km深度合一以后,冷俯冲带中所发生的中源地震可能与蛇纹石脱水有关,在热俯冲带中更可能与“湿”榴辉岩脱水有关。 相似文献
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Eiji Ohtani Naohisa Hirao Tadashi Kondo Masayoshi Ito Takumi Kikegawa 《Physics and Chemistry of Minerals》2005,32(1):77-82
We observed a direct reaction of metallic iron with water to form iron hydride and iron oxide, 3Fe + H2O–>2FeHx + FeO, at pressures from 6 GPa to 84 GPa and temperatures above 1,000 K in diamond anvil cell (DAC). Iron hydride is dhcpFeHx or -FeHx, and iron oxide has the rhombohedral or B1 structure at pressures at least up to 37 GPa. The formation of an assembly composed of dhcpFeHx and FeO with the B8 structure was observed at 84 GPa. In primordial Earth, water formed by dehydration of the low temperature primitive materials reacts with metallic iron in the high temperature component to form iron hydride FeHx and iron oxide FeO. The former would be incorporated in the iron forming the core. Thus hydrogen could be an important element of the Earths core. This reaction would be essential for transport of hydrogen into the core in the accretion stage of the Earth. 相似文献
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Youjun Zhang Toshimori Sekine Yin Yu Hongliang He Chuanmin Meng Fusheng Liu Mingjian Zhang 《Physics and Chemistry of Minerals》2014,41(5):313-322
Antigorite is one kind of hydrous serpentine that is present in meteorites and in the Earth mantle. In order to understand its dynamic behaviors, metastability and decomposition, shock experiments on antigorite have been conducted using a two-stage gas gun, and wave profiles of particle velocities have been measured to obtain the Hugoniot up to ~130 GPa and sound velocity at high pressures. The results show three regions of low-pressure phase below ~43 GPa and its metastable extension above a pressure of ~43 GPa for short durations of shock and high-pressure phase(s) above a pressure of ~43 GPa for long durations of shock. The dynamic behaviors of antigorite depend on not only the pressure but also the compression duration. Metastable extension state indicates that antigorite may survive beyond the stability depending on the shock conditions. Shock temperatures for antigorite are calculated along the Hugoniot. The pressure–density, sound velocity–pressure and shock temperature–pressure plots demonstrate that the decomposition reaction of antigorite into high-pressure phase(s) is accompanied by a volume expansion, sound velocity increase and temperature decrease, relative to the metastable extension phase above ~43 GPa. The decomposition should be sluggish and needs enough reaction time to complete and to overcome the activation energy. As a result of the high metastability of antigorite and possible decomposition assemblages, the hydrous serpentine (antigorite) may play a crucial role for the origin of water during the Earth accretion. 相似文献