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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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在俯冲带中,菱镁矿相比于其他碳酸盐矿物会在更高的温度压力环境下稳定存在,常被认为是地球深部碳循环的主要载体,其电学性质的研究对俯冲带及地球深部的电性结构具有重要的意义。本文在YJ-3000t高温高压设备上利用Solartron-1260阻抗/增益-相位分析仪,在1～3 GPa和773～1173 K条件下,对天然菱镁矿的电导率进行了原位测量。实验结果表明,在实验条件下,天然菱镁矿的电导率在10-2～10-7 S/m范围内,菱镁矿的电导率对温度有很强的依赖性,随着温度的升高,电导率增大,电导率与压力的关系呈正相关,随着压力的升高而增强。结合前人的研究成果及样品电导率随温度、压力的效应和活化能,可推断天然菱镁矿导电机制为大极化子导电。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>在模拟地球内部热力学条件下对矿物岩石电导率的实验测量是人们探索地球内部物质组成、结构构造、热结构等信息的一个重要手段,亦是了解地球内部物质传输过程、微观晶格缺陷及与之相关的各种宏观性质和过程的重要途径[1-3]。长石是地壳中含量最丰富分布最广的矿物,约占地壳总重量的50%,而月壳的70%左右也为长石族矿物[4]。长石矿物的电导率在很大程度上影响着整个地壳的电学性质,因此,是人们了解地壳岩石的流变过程、物质扩散过程、热物理性质等信息的重要窗口,也为野外大地电磁测深结果 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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在一定热力学条件下矿物和岩石电导率的实验室就位测量能够帮助对已有的大地电磁测深结果进行合理解释,从而一方面为人们探索地球内部物质的化学组成、矿物组成和相态组成,地球内部物质的结构构造,以及地球内部的热结构等地球内部物质的组成和性状提供大量信息,另一方面,亦是人们认识地球内部物质的相变、熔融、脱水、扩散、流变、能量传输以及物质间相互作用等过程极为重要的研究手段. 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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交流阻抗谱法及其在地球深部物质科学中的应用 总被引：8，自引：0，他引：8
交流阻抗谱对于表征地球深部物质的电学性质以及电极界面性质是一种比较新的而且是强有力的工具。它可以用来调查各种固体、流体内部以及界面的束缚和移动电荷的动力学。文中介绍了交流阻抗谱的基本原理以及常用的数据处理方法。对交流阻抗谱在不同的物质体系———矿物单晶、矿物多晶(岩石)、电解质溶液、岩石破裂、熔体中的表现形式进行了研究,并且给出相应导电机制的等效电路模型。研究结果发现,对于矿物单晶和矿物多晶在最高频率段的导电机制由颗粒内部引起;最低频率段的导电机制由电极界面所引起;而矿物多晶中间频率段的导电机制由颗粒边界所引起。对于电解质溶液,最高频率段的导电机制由电解质溶液所引起,而低频率段的导电机制由溶液电极界面所引起。交流阻抗谱对于检测岩石破裂和部分熔融中熔体的分布及数量都非常灵敏。 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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矿物电导率补偿效应研究及其对元素扩散性质的制约 总被引：2，自引：0，他引：2
根据已有的大量矿物电导率实验数据，我们观察到方解石、刚玉、顽火辉石、铁辉石、橄榄石、白榴石和方镁石电导率存在类似于元素扩散一样的补偿效应，即同一矿物在不同条件下测得电导率指前因子的对数lnσ0和活化能E之间有良好的线性关系，并利用橄榄石在不同时期、用不同样品得到的电导率数据进行了验证。文中还注意到同一矿物中不同导电机制或不同导电载流子产生的电导率也满足补偿效应，据此特点提出了应用矿物电导率补偿效应计算元素扩散系数中指前因子的新方法。 相似文献
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地幔矿物岩石的电导率研究进展 总被引：8，自引：0，他引：8
电导率高压测量技术的完善 ,使得人们在就位测量条件下获得了一系列地幔高压相矿物的电导率。由此 ,在回顾近几年地幔矿物岩石电导率的测量结果时 ,重点介绍了地幔高压相矿物的电导率研究。文中还介绍了根据地幔矿物岩石电导率数据而获得的电传导机制研究结果以及基于实验室电导率数据建立的电导率模型。近年来的研究结果表明 ,当在实验条件控制较好的高压装置上测量电导率时 ,实验室的电导率数据应该可以用来帮助电磁学家约束对野外数据的解释。 相似文献
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Electrical conductivity of alkali feldspar solid solutions at high temperatures and high pressures 总被引：1，自引：0，他引：1
Haiying Hu Heping Li Lidong Dai Shuangming Shan Chengming Zhu 《Physics and Chemistry of Minerals》2013,40(1):51-62
The electrical conductivities of alkali feldspar solid solutions ranging in chemical composition from albite (NaAlSi3O8) to K-feldspar (KAlSi3O8) were measured at 1.0 GPa and temperatures of 873–1,173 K in a multi-anvil apparatus. The complex impedance was determined by the AC impedance spectroscopy technique in the frequency range of 0.1–106 Hz. Our experimental results revealed that the electrical conductivities of alkali feldspar solid solutions increase with increasing temperature, and the linear relationship between electrical conductivity and temperature fits the Arrhenius formula. The electrical conductivities of solid solutions increase with the increasing Na content at constant temperature. At 1.0 GPa, the activation enthalpy of solid solution series shows strong dependency on the composition, and there is an abrupt increase from the composition of Or40Ab60 to Or60Ab40, where it reaches a value of 0.96 eV. According to these results in this study, it is proposed that the dominant conduction mechanism in alkali feldspar solid solutions under high temperature and high pressure is ionic conduction. Furthermore, since the activation enthalpy is less than 1.0 eV for the alkali feldspar solid solutions, it is suggested to be a model where Na+ and K+ transport involves an interstitial mechanism for electrical conduction. The change of main charge carriers can be responsible for the abrupt increase in the activation energy for Or60Ab40. All electrical conductivity data were fitted by a general formula in order to show the dependence of activation enthalpy and pre-exponential factor on chemical composition. Combining our experimental results with the effective medium theory, we theoretically calculated the electrical conductivity of alkali feldspar granite, alkali feldspar quartz syenite, and alkali feldspar syenite with different mineral content and variable chemical composition of alkali feldspar at high temperatures at 1.0 GPa, and the calculated results are almost in agreement with previous experimental studies on silicate rocks. 相似文献
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微观结构超压机制与超高压矿物的形成 总被引：3，自引：0，他引：3
提出了由岩石及矿物的结构形态、岩石力学性质不同引起的微结构超压机制。对影响结构超压的诸因素(弹性参数、热物理性质)进行了数值模拟实验和定量分析。研究结果表明，结构压力对超高压岩石、矿物的形成具有重要的意义。结构压力随弹性模量差异、围限压力、温度改变量及热膨胀系数差异的增加而增大。在岩石、矿物的弹性模量相差5倍的条件下，结构附加压力可达到静岩压力的45％左右。如果再考虑热膨胀系数不同及降温引起的附加压力，在较一般的情况下，60公里左右深处就有可能具备柯石英等超高压矿物形成的下限压力条件。 相似文献
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Xiaozhi Yang Hans Keppler Catherine McCammon Huaiwei Ni 《Contributions to Mineralogy and Petrology》2012,163(1):33-48
The electrical conductivities of lower crustal orthopyroxene and plagioclase, as well as their dependence on water content,
were measured at 6–12 kbar and 300–1,000°C on both natural and pre-annealed samples prepared from fresh mafic xenolith granulites.
The complex impedance was determined in an end-loaded piston cylinder apparatus by a Solarton-1260 Impedance/Gain Phase analyzer
in the frequency range of 0.1–106 Hz. The spectra usually show an arc over the whole frequency range at low temperature and an arc plus a tail in the high
and low frequency range, respectively, at high temperature. The arc is due to conduction in the sample interior, while the
tails are probably due to electrode effects. Different conduction mechanisms have been identified under dry and hydrous conditions.
For the dry orthopyroxene, the activation enthalpy is ~105 kJ/mol, and the conduction is likely due to small polarons, e.g.,
electrons hopping between Fe2+ and Fe3+. For the dry plagioclase, the activation enthalpy is ~161 kJ/mol, and the conduction may be related to the mobility of Na+. For the hydrous samples, the activation enthalpy is ~81 kJ/mol for orthopyroxene and ~77 kJ/mol for plagioclase, and the
electrical conductivity is markedly enhanced, probably due to proton conduction. For each mineral, the conductivity increases
with increasing water content, with an exponent of ~1, and the activation enthalpies are nearly independent of water content.
Combining these data with our previous work on the conductivity of lower crustal clinopyroxene, the bulk conductivity of lower
crustal granulites is modeled, which is usually >~10−4 S/m in the range of 600–1,000°C. We suggest that the high electrical conductivity in most regions of the lower crust, especially
where it consists mostly of granulites, can be explained by the main constitutive minerals, particularly if they contain some
water. Contributions from other highly conducting materials such as hydrous fluids, melts, or graphite films are not strictly
necessary to explain the observed conductivities. 相似文献
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概述了同位素封闭体系内的矿物氧扩散和同位素交换机制及其在地质速率计上的应用。火成岩从高温冷却或变质岩从高峰主质温度冷却过程中，由于冷却速度不同，扩散作用导致的矿物晶体内部及晶粒间氧同位素再平衡也有所不同。通过实测岩石中各组成矿物氧同位素比值，模式含量和颗粒半径，据矿物氧扩散和同位素交换模型，可以估算出岩石的冷却速率。 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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赣南新元古代变质岩稀土矿物及其地球化学特征 总被引：3，自引：2，他引：1
近年来赣南地区首次报道了变质岩离子吸附型稀土矿床的发现,为离子吸附型稀土的找矿提供了新思路。赣南地区新元古代变质岩大面积分布,风化壳也广泛发育。文章对30件稀土元素含量(300×10~(-6))高的变质岩矿物样品进行了详细的电子探针分析,旨在查明赣南新元古代不同类型变质岩中的稀土矿物种类及特征,探讨其成因、对全岩稀土元素含量的贡献以及离子吸附型稀土元素的成矿潜力。研究表明,区域上变质岩可大致分为6类,分别是变质凝灰岩类、板岩类、千枚岩类、片岩类、变砂岩类和变粒岩类,不同类型变质岩的稀土矿物组合不同,除了普遍存在的、难风化的独居石、磷钇矿和锆石外,部分岩性中出现易风化的褐帘石、含稀土元素绿泥石和含稀土元素金红石,及表生的水磷酸盐和磷铝酸盐等矿物。这些富稀土矿物贡献了全岩中大部分稀土元素,且部分矿物成因与后期流体作用相关,为成矿提供了良好的条件。文章总结分析认为,赣南地区广泛分布的变质岩中,片岩类、变砂岩类和变质凝灰岩类均具有相对易风化的稀土矿物组合,尤其变质凝灰岩类和变砂岩类,能为离子吸附型稀土成矿提供充足的物质来源,具有可观的离子吸附型稀土成矿潜力。 相似文献
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地球深部物质的某些物性测量方法研究 总被引：8，自引：1，他引：8
文中介绍了地球深部物质实验室近 2 0年来开展高温高压下地球深部物质物性实验研究过程中 ,在测量方法方面的进步和应用情况。这些测量方法包括了高温、高压下弹性的超声测量方法、高温高压下电性的测量方法、高压差热分析法和高压下热学Gr櫣ｎｅｉｓｅｎ参数的测量方法诟呶赂哐瓜卵沂涂笪锏牡猿饬恐?,我们由超声脉冲透射方法改进为超声脉冲透射反射法 ,克服了样品室中压力和温度梯度对样品的影响。在高温高压下岩石和矿物的电学性质测量中 ,我们由直流法发展为阻抗谱法 ,不仅克服了样品极化对测量结果的影响 ,还可以获得离子在溶液中的多种物理化学参数 ,以及监测含水矿物在高温高压下的脱水动力学特征。在固体传压介质中建立的高压热学Gr櫣ｎｅｉｓｅｎ参数的测量方法 ,由于升压速率比较小且叶蜡石在高压下的热导系数增大 ,其测量结果需要进行校正 ,其测量方法有待进一步改进。 相似文献