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高温高压变形实验是研究地球深部组成矿物流变学性质的重要技术手段之一.D-DIA(deformation-DIA)装置是最近10年来兴起的一种新的高温高压变形实验设备,通常可实现的最高压力为15 GPa和温度约为2 000 K;而同步辐射X射线衍射已经广泛地应用到物质结构科学的研究中,二者相结合,能够有效原位地研究材料物质在高温高压下的流变学性质.以美国布鲁克海文国家实验室配合有同步辐射源的D-DIA装置为例,介绍该装置的基本结构、工作原理及D-DIA装置与X射线结合技术如何实现矿物高温高压下变形过程的原位观测及相关定量力学数据的获取.这一技术突破了传统流变仪的压力局限,为在更高压力(P＞4 GPa)条件下研究地球深部组成物质的高温高压流变学性质提供了有效途径. 相似文献
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文章主要通过电子探针、扫描电镜、激光拉曼光谱、透射电镜等微区微分析技术研究GRV 022115球粒陨石的基础矿物学特征和冲击变质矿物学特征，探讨陨石冲击熔融脉的形成机制和界定其母体的冲击条件。陨石主岩主要由橄榄石、辉石、熔长石、铁镍金属和硫化物等矿物组成。根据主岩的硅酸盐矿物学特征，确定GRV 022115是风化程度较低（W1） 的L6型普通球粒陨石，与前期分类结果一致。根据熔融脉内含有大量林伍德石的现象，修正GRV 022115陨石的冲击级别为S6，比原定的S5高一个级别。GRV 022115球粒陨石中有多条冲击熔融脉，熔融脉由基质和主岩碎块包裹体两类岩相组组成。熔融脉基质的主要组成是微米级粒状镁铁榴石与纳米级的含铁方镁石，是在平衡冲击压力下结晶的产物。冲击熔融脉主岩碎块包裹体中的橄榄石、低钙辉石、长石碎块已部分或全部转为相对应的高压相。橄榄石相变为林伍德石；个别低钙辉石相变为钙钛矿结构布里奇曼石微晶的集合体；长石主要相变为熔长石与玲根石。几乎所有的主岩碎块都有高温熔融的圆滑边界。熔融脉内外同类矿物的主量和微量元素具有一定的差异性，该差异性可以反映高温高压下混溶作用和扩散作用的影响。结合陨石冲击熔融脉形成机制和结晶模型，根据熔脉基质中镁铁榴石+方镁石矿物组合及静态高温高压实验相图，界定该陨石经受的冲击压力为23~27 GPa。 相似文献
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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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上地幔硅酸盐矿物中的磷含量是磷在地球深部的存在及循环研究的重要内容之一,对于理解和深刻认识上地幔磷的地球化学特征具有重要意义.对石榴子石、橄榄石及辉石中磷的固溶度进行详细的研究将会丰富深部磷循环的研究内容,为理解磷的深部地球化学行为提供科学依据.本文基于天然样品和高温高压实验研究结果,分析总结了上地幔硅酸盐矿物中磷的含量及磷进入硅酸盐矿物结构中的机制,探讨了压力、温度、氧逸度及矿物结构对上地幔硅酸盐矿物中磷含量的影响. 相似文献
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随州陨石母体在30 Ma前遭遇一次其他星体的撞击后,矿物发生了冲击变质作用,产生了几条宽度仅为0.02～0.09 mm的冲击熔脉.我们在随州陨石熔脉内和熔脉边部先后发现了多种冲击成因的高压相矿物,如粗粒的、由固态相变形成的林伍德石、低钙辉石的镁铁榴石相、钛铁矿相和钙钛矿玻璃相、NaAlSi3O8-锰钡矿相、涂氏磷钙石和铬铁矿的两种后尖晶石高压多形—CaFe2O4结构相和CaTi2O4结构相（其中后三种为首次发现的高压相新矿物）,以及细粒的、在高压下从硅酸盐熔体结晶的镁铁榴石-镁铝榴石固溶体、镁方铁矿和林伍德石微晶集合体.此外,在陨石主体中还见有斜长石的高压熔体相—熔长石.熔长石和多种高压相矿物的存在,限定了随州陨石主体所受压力、温度分别为20 GPa和1100℃,熔脉内则高达23～25 GPa和2000～2300℃.上述撞击产生的压力与地球内部地幔转换带下部到下地幔顶部的压力相当.大量天然产出的高压相矿物在随州陨石中的发现,对了解深部地幔的矿物组成和元素地球化学行为具有重要理论意义. 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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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
水对地幔硅酸盐矿物的物理化学性质、运移迁徙以及热稳定性都有着显著的影响。研究水在地幔矿物中的赋存机制及地球深部的水循环过程,是当今世界矿物学与地球科学领域内的热点和重点之一,这对于我们了解地球深部的岩石矿物学与诸多地球动力学过程都有着深远的意义。首先俯冲板块中的蛇纹石(serpentine,含水量10%~13%)随着板块的向下运动,在高温高压下分解将产生Phase A(含水11.8%)、粒硅镁石(chondrodite,含水5.4%)和斜硅镁石(clinohumite,含水2.9%)[1-3]。这3种矿物为橄榄岩体系中重要的致密高含水硅酸镁(DHMS)成员,通过这些含水矿物作载体,俯冲板块中的水将有可能进入上地幔深部乃至转换带中。而地幔转换带作为地幔物理化学性质剧烈变化的区域(从410~660 km),对地球的岩石圈层结构以及地球动力学都有着特殊的意义[4-6],其贡献主要来自于橄榄石的高压相瓦兹利石(Wadsleyite)和林伍德石(ringwoodite)。这两种矿物占据了地幔转换带体积的60%~70%,为名义上无水矿物(NAMS),但是通过羟基取代(Mg2+=2H+)的方式,可使得其结晶水含量高达3%左右[7-9]。如果瓦兹利石和林伍德石的结晶水含量达到了饱和,将使得地幔转换带的储水能力为地球表面水总量的7~8倍,因此转换带是地球深部最重要的储水层。最近,加拿大Pearson研究小组通过研究来自巴西Juina的金刚石包裹体,发现来自地幔转换带的天然林伍德石的含水量约为1%[10],这与我们通过高温高压实验数据[11],模拟出的地幔转换带中的含水量是一致的。对含水矿物晶体结构的分析将有助于我们从微观机制上认识水(羟基)在硅酸盐矿物中的赋存机制。关于晶体结构方面的工作,我们将介绍以下两个方面:1)通过不同含水量的瓦兹利石和林伍德石晶体结构分析,深入探讨氢离子在名义无水矿物中的取代机理[11-13];2)通过比较合成的和天然的粒硅镁石和斜硅镁石样品,系统分析氟、钛、铁元素对其晶体结构的影响[14-15]。除了探讨晶体结构之外,我们还将通过高温高压实验数据,系统阐述水对上述硅酸盐矿物的热力学状态方程的影响[11-16]。结晶水的进入将会使得矿物的热膨胀系数与压变系数明显增加,这将对上地幔及转换带的动力学产生深远影响。 相似文献
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丁家山铅锌矿床位于梅仙矿田东南部，矿区内普遍发育石榴子石、辉石、绿帘石等脉石矿物，为探讨该矿床成因，对该矿床脉石矿物进行了电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)原位U-Pb定年和微量元素分析。结果表明，石榴子石主要为钙铁-钙铝榴石固溶体系列，含有少量的锰铝榴石和铁铝榴石；辉石为透辉石-钙铁辉石-钙锰辉石固溶体系列；绿帘石族矿物属于绿帘石范畴。石榴子石的206Pb/238U下交点年龄为143.7 Ma,与成矿花岗岩年龄接近。依据石榴子石原位微量元素特征差异及Eu异常将石榴子石分为钙铁榴石(I型)和钙铁-钙铝榴石(II型)两类。钙铁榴石整体呈现轻稀土富集，重稀土亏损的稀土配分模式，I-1型钙铁榴石Eu具有明显的负异常，I-2型钙铁榴石Eu具有明显的正异常；钙铁-钙铝榴石整体呈现重稀土富集，轻稀土亏损的稀土配分模式，II-1型钙铁-钙铝榴石Eu具有明显的负异常，II-2型钙铁-钙铝榴石Eu具有明显的正异常。上述特征表明，石榴子石核部环境为弱氧化-弱还原，边部为氧化环境。综合地质学、矿物学、地质年代学数据以及地球化学特征，本文认... 相似文献
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大别地区不同类型岩石的超高压结晶实验及其岩石学意义 总被引：2，自引：0，他引：2
在３．５ＧＰａ、１２００℃条件下对取自大别地区的不同类型岩石进行了重结晶实验，并采用偏光显微镜、Ｘ射线粉晶衍射和电子探针对实验产物的结晶特点、矿物组成及矿物成分进行了研究。结果表明：①石榴橄缆岩的岩石成因与共生的榴辉岩相同；②榴辉岩的重结晶经历了从单斜辉石岩、石榴辉石岩到榴辉岩的过程；③超高压片麻岩主要由石榴子石、绿辉石、多硅白云母和柯石英组成，不含斜长石、黑云母和绿帘石等常规矿物；④柯石英和文石 相似文献
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为查明丁家山铅锌矿床石榴子石的分布、形貌、成分和环带等特征及其与成矿的关系,采用矿物富集型异常填图、显微镜鉴定、X射线粉末衍射和扫描电镜分析等方法对研究区2类石榴子石进行深入研究。研究区石榴子石富集中心自北东向南西展布,第一类石榴子石的X射线衍射曲线出现了与钙铁榴石和钙铝榴石相符合的分裂峰;第二类石榴子石内钙铁榴石和钙铝榴石含量之和均在90%左右,且自核心向边部出现了Fe和Al、钙铁榴石和钙铝榴石含量的消长变化,表明两类石榴子石均属钙铁-钙铝榴石固溶体系列,证实丁家山铅锌矿床的接触交代成因,也说明石榴子石结晶过程中系统内部酸碱度及氧化还原条件发生了波动。石榴子石内的裂隙为金属硫化物沉淀提供了空间。 相似文献
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山西刁泉银铜矿为矽卡岩型矿床,矿区内存在石榴子石矽卡岩和辉石石榴子石矽卡岩。多数情况下,这两类矽卡岩不共存,只在辉石石榴子石矽卡岩中见石榴子石矽卡岩角砾。X-射线衍射分析显示石榴子石矽卡岩由98．5％的石榴子石（包括钙铁榴石、钙铬榴石、钙钒榴石）和1．4％的石英组成;辉石石榴子石矽卡岩由71．4％的石榴子石（包括钙铁榴石、钙铬榴石、钙钒榴石）和28．5％的透辉石组成。这两类矽卡岩的微量元素、稀土元素特征基本相同,其矿化均与石英有密切关系,由于辉石石榴子石矽卡岩叠加了较多石英脉,其含矿性明显优于石榴子石矽卡岩。作者根据矿区地质背景和两类矽卡岩的特征分析,认为这两类矽卡岩的形成与燕山晚期不同期次的岩浆活动有关,石榴子石矽卡岩的形成时间早于辉石石榴予石矽卡岩;矿区燕山晚期与成矿有关的岩浆热液存在脉动现象,这种多期次岩浆热液活动的叠加有利于成矿;叠加了石英脉的辉石石榴子石矽卡岩可以作为该矿区找矿标志之一。 相似文献
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深部地球中水的分布和循环 总被引：2，自引：1，他引：1
深部地球中的主要物相(橄榄石、辉石、石榴石等及其高压相变产物)是理想化学式中不含H的“名义上无水矿物”,以缺陷形式存在于它们结构中的OH/H2O(统称为结构水)的发现是近二十年来地球科学领域最重要的进展之一。从天然样品的观察和高温高压实验结果来看,深部地球矿物中普遍含有结构水,其总量可能远远超过了水圈。水在深部地球不同层圈中的分布可能具有时间上和空间上的不均一性。在板块俯冲过程中,即使温压条件超过了含水矿物的稳定范围,名义上的无水矿物(如石榴石、辉石等)也可以携带大量的水(质量分数至少数百10-6)进入深部地球,构成了壳幔之间水循环的重要途径。 相似文献
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大陆碰撞过程中的巴罗式变质作用及原地深熔作用:以南阿尔金为例 总被引：1，自引：1，他引：0
南阿尔金吐拉地区所出露的变质泥质岩和变质基性岩普遍经历了中压麻粒岩相变质作用,其中变泥质岩以出现石榴子石+夕线石+长石+黑云母+石英为特征,而基性麻粒岩则以石榴子石+单斜辉石+紫苏辉石+斜长石+石英为特征,具有典型中压相系的麻粒岩相变质作用矿物组合,即显示"巴罗式"变质作用特征。野外宏观特征显示这套变泥质岩普遍经历了原地深熔作用,并局部发生混合岩化作用。岩相学观察结果显示泥质片麻岩保留了关键的深熔作用显微结构证据:(1)石榴子石内部发育有钾长石、石英和斜长石组成的矿物集合体,可能代表了早期熔体的假象;(2)黑云母颗粒边界发育尖锐的、不规则的微斜长石,而且黑云母边界溶蚀明显,形成锯齿状不规则的边界,指示深熔作用可能与黑云母的分解密切相关,即黑云母可能为深熔作用的主要反应相;(3)石英、斜长石或石榴子石颗粒边界发育圆珠状不规则的钾长石,而且颗粒边界或三联点中尖锐状钾长石与周围矿物的形成较小的二面角,有些甚至相互连通呈网络状,这也与它们继承了熔体结构特征一致;(4)不规则钾长石(或微斜长石)分布在石榴子石和夕线石附近,指示石榴子石和夕线石可能为深熔作用的残留相。锆石U-Pb定年结果显示麻粒岩相变质作用和相关深熔作用时代基本一致,主要发生在~450Ma。因此,吐拉地区的中压麻粒岩相变质作用和深熔作用明显要晚于南阿尔金地区榴辉岩和高压麻粒岩的峰期变质时代40~50Myr,而是与榴辉岩折返过程中麻粒岩相叠加变质作用的时代较为接近。但南阿尔金~450Ma的变质作用、深熔作用和岩浆作用是否为独立的构造热事件抑或深俯冲板片折返阶段的产物,这还需要今后进一步的工作验证。 相似文献
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《岩矿测试》2009,(3):310
X射线衍射/荧光分析方法简便,特别适用于粉末矿物样品的测定。如确定类质同象混晶(固溶体)的成分;鉴别成分相同但结构上有差异的矿物类型;测定矿物的有序-无序结构及其有序度;确定同一矿物族的不同矿物种、矿物的元素组成等。自20世纪初X射线粉末衍射/荧光元素分析技术首次出现后,科学家们就开始收集已知物相的衍射图谱。目前数据库中已收录了25861条以上的矿物相关条目,覆盖了95%以上的分类矿物种类。数据库还包含将要分类的矿物、合成、夹层和固熔体等不同的物质类型。通过一系列的温度和压力参数,标定了许多普通矿物的性质。正是这些工作使得X射线粉末衍射文件(PDF)的有效性得到了国际范围的广泛认可。X射线衍射 相似文献
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《岩矿测试》2009,(2):206
X射线衍射/荧光分析方法简便,特别适用于粉末矿物样品的测定。如确定类质同象混晶(固溶体)的成分;鉴别成分相同但结构上有差异的矿物类型;测定矿物的有序-无序结构及其有序度;确定同一矿物族的不同矿物种、矿物的元素组成等。自20世纪初X射线粉末衍射/荧光元素分析技术首次出现后,科学家们就开始收集已知物相的衍射图谱。目前数据库中已收录了25861条以上的矿物相关条目,覆盖了95%以上的分类矿物种类。数据库还包含将要分类的矿物、合成、夹层和固熔体等不同的物质类型。通过一系列的温度和压力参数,标定了许多普通矿物的性质。正是这些工作使得X射线粉末衍射文件(PDF)的有效性得到了国际范围的广泛认可。X射线衍射 相似文献
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变质岩中辉石显微镜下以高正突起、辉石式解理和干涉色为主要鉴定特征.辉石族矿物有斜方辉石和单斜辉石2个亚族,其中斜方辉石亚族有7种辉石类型,单斜辉石亚族有12种辉石类型.为了验证岩石薄片鉴定结果的准确性,往往是利用X射线粉晶衍射技术进行比对分析.岩石中有几种辉石及辉石类型,X射线粉晶衍射方法则无法区分.本次研究是利用电子探针波谱技术对矿物主量元素进行分析,通过所测样品微区化学成分含量推测矿物名称.25件样品微区化学成分分析结果统计显示：MgO为8.36%~17.34%,FeO为27.57%~39.77%,SiO2为47.94%~52.70%;次要成分含量：Cr2O3为0.01%~6.28%,Na2O为0.00%~0.19%,Al2O3为0.43%~3.11%,CaO为0.38%~1.94%,MnO2为0.09%~0.79%;总量为99.64%~100.00%.化学成分与紫苏辉石组分相当,可以确定所测样品为紫苏辉石. 相似文献
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大方累托石X射线粉晶衍射研究 总被引：2，自引：0，他引：2
本文对产自我省大方一带二叠系上统龙谭组粘土岩中的累托石矿物,在R.H=53％±2、T=21℃±2的环境下,进行了详细的X射线粉晶衍射(XRD)研究.大量的实验结果表明,大方一带产出的累托石矿物,为二八面体型的白云母(含伊利石)类矿物与钙蒙脱石1:1的规则间层矿物.其晶体结构内部小晶畴,沿C轴向存在着不规则的伊一蒙间层结构. 相似文献