共查询到20条相似文献，搜索用时 93 毫秒
1.
报道关于地球内部极端条件下的流体实验研究的最新进展。使用金刚石压砧结合各种谱学方法及同步辐射光源技术,在高温超高压条件下原位直接测量物质的结构和性质,已经获得分子-原子尺度信息新的实验数据。本项工作使用金刚石压砧对高压(10GPa)和高温高压(800℃,3GPa)条件下的NaCl-H2O进行红外谱原位直测,研究了高压和高温高压下水分子结构,发现水分子的O—H振动特征峰频率随温度向高波数变化,而且,在临界态区域时水分子间的氢键网格被破坏。实验说明:地球内部流体性质由深到浅不断变化,如水的密度、介电常数等物理参数随温度压力而改变,在临界态出现突变。这些变化可以用高压高温的物质的各种谱学特征来表征。水的性质与它的分子结构、分子振动有关。在跨越临界区时水的性质异常涨落是由水分子结构异常变化、分子振动形式变化和氢键网格破坏所导致的。从分子尺度认识地球内部流体在极端条件下的性质和高压原位实验观测有助于我们进一步了解地球深部物质的性质及其相互作用,有助于认识深部过程。 相似文献
2.
地球深部流体主要是NaCl-H2O溶液,越到地球深部,它赋存的温度、压力越高,性质状态也不断变化,反之,亦然。当NaCl-H2O流体进入和脱离(上升过程)超临界状态时,其性质会发生截然不同的变化,影响着各种地质过程。使用金刚石压砧在高温高压下原位观测流体的实验,用谱学方法,结合同步辐射光源技术,成为定量化研究地球深部高温超高压流体的有效方法。作者使用同步辐射光源的红外谱研究了10GPa下的NaCl-H2O溶液;在地球化学动力学实验室研究了3GPa,650℃下的NaCl-H2O溶液红外谱,此测量方法可以提供温度压力和体积等数据,能研究其状态。NaCl-H2O溶液红外谱表明水分子主要振动谱受压力和温度影响是不同的。压力增加促使水分子主要振动谱向低波数变化。但是温度增加的效应相反。常温高压下水被压缩,结晶向紧密堆积变化。高温高压下的水有气、液、固和超临界流体各相。水分子间的氢键在近临界态开始减弱,氢键网络被破坏。 相似文献
3.
极端条件下水热化学反应是一个新的科学问题。借助于高温超高压原位直接测量方法、各种谱学方法和同步辐射光源技术研究地球内部流体物质相互作用,可以获得反应过程的产物的分子-原子尺度信息,这些信息可以提供认识极端条件下水和矿物(岩石)反应动力学的新实验途径。地球内部的流体性质随所处高温高压条件发生变化。水的密度、介电常数等物理参数随温度压力变化而改变,在临界态会出现突变。水的性质的剧变会影响水与岩石(矿物)相互作用。文中报道了在极端条件下(20～435℃和23～35MPa)实验测量矿物(钠长石、辉石、石英和阳起石等)和岩石(玄武岩、正长岩)在水溶液里的溶解反应速率的研究结果,发现矿物里各种不同类型金属离子与水反应的速率不同,随温度变化而改变。在升温过程中,进入临界态时,矿物(岩石)与水反应出现一次反应速率的涨落。在恒压升温过程中(临界压力,或略高于临界压力),硅酸盐矿物溶解速率会逐步升高,如硅近临界区(300℃)抵达最大值,然后随升温溶解反应速率减低。地球内部的流体由深处上升到浅处,会从超临界区域进入近临界的气与液的两相不混溶区域。含金属流体里的金属会在气相与液相分离时出现再分配。实验表明:金属Au、Cu、Sn、W、Zn会进入气相,气体可以迁移金属。事实说明:地球内部流体结构和性质从深到浅在不断变化,在跨越临界区时的水的性质异常变化会导致水与矿物(岩石)反应动力学涨落,并且促使金属在临界区出现沉淀和在气液相分离过程中进行再分配及迁移。 相似文献
4.
热液金属矿床成因研究过程中,观测与实验始终是密切结合的。上世纪70年代,平衡热力学的实验数据的快速积累,使人们用热力学理论计算可以预测和反演矿石和岩石的成因。但是,没有矿物-水溶液的反应速率数据,又没有与流体力学的结合,搞清楚矿石成因是困难的。七、八十年代,开始研究矿物与水溶液的反应动力学实验。科学家们开始瞄准了从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究的这个大方向。1992年我们建立地球化学动力学开放研究实验室。研究高温高压矿物与水反应速率,发现固液的开放体系的自组织现象。实验发现温度影响矿物的各个元素反应速率改变,发现在跨越水临界态时矿物与水反应速率涨落、在近临界的气-液两相不混溶区一些金属进入气相、超临界流体的氧化作用及特别的溶剂性能影响矿物溶解性质。实验证实:临界态区流体与矿石成因有关。水岩相互作用的反应动力学实验温度从低温到550度,揭示矿石的金属来源、迁移、金属与蚀变分带机制。一大批大于300度的矿物与水反应动力学实验在国际界是少有报道的。九十年代,超高压的科学发展,与同步辐射光源的技术进步的结合,使固体地球科学又迈向了地球深内部。我们发展了高温高压流体性质的原位直测(测量850℃水溶液)红外谱,发现深部流体的新性质:气液两相流体的新结构,在临界温度区(300~400℃),水分子氢键网络的破坏受压力影响不大(23MPa~3GPa),同时,出现水的高电导率。研发新仪器为开放-流动-非平衡的反应动力学实验与极端条件下物质性质的直接观测结合,在科学前沿领域开辟了创新道路。 相似文献
5.
水的拉曼图谱实际就是带氢键作用的OH伸缩振动峰(包括对称伸缩振动峰和反对称伸缩振动峰)和不带氢键作用的OH对称伸缩振动峰(包括对称伸缩振动峰和反对称伸缩振动峰)的叠加包络线,通过对流体中水的拉曼图谱的分析可以反映流体中氢键作用的强弱.因此,用Renishaw MK1-1000型显微激光拉曼探针原位分析了冷冻条件下天然的流体包裹体腔内流体水分子的氢键作用.研究表明,在冷冻条件下,水分子运动以带氢键作用的伸缩振动为主,同时还有微弱的非氢键作用的伸缩振动;随着温度的降低,流体中水分子的氢键作用不断地增强;在-130~-180 ℃区间氢键作用增强的趋势明显加大,暗示流体性质在此温度区间可能发生了突变. 相似文献
6.
地球深部流体演化与矿石成因 总被引：26，自引：2，他引：26
文中重点讨论含矿NaClH2 O溶液在从高温、高压向低温、低压条件改变时性质变化对矿石形成过程的影响。通过对含矿NaClH2 O溶液的实验观测获得对地球深部流体性质的新认识。地球深部的NaClH2 O流体大多处于超临界态流体 ,在上升过程中经减压降温后 ,通过临界态 ,进入低于临界态的热液状态。流体在这一跨越临界态的转变过程中造成了大多数矿石的沉淀。自然界里的许多矿石是在开放流动体系和在非平衡的化学动力学过程中形成的。开放流动体系矿物与水的反应动力学实验 ,证明一些矿石可能形成于流动热液。跨越临界态这一转变过程中的矿物水反应动力学实验结果表明了反应速率的大涨落。地球深部流体在上升过程中的性质演化、流动体系和非均相反应动力学是现代矿石成因研究的 3个关键问题 相似文献
7.
《矿物岩石地球化学通报》2017,(1)
名义上无水矿物(NAMs)是深部地球的主要物相,是构成深部地球最主要的水储库。过去的几十年里,人们对地球深部水的分布及其对矿物乃至岩石系统的宏观效应的认识取得了长足进展,但是对水效应微观机制的关注较为欠缺。分子光谱是联系固体宏观性质和微观过程的重要手段,而且原位高温分子光谱实验能够直接测量矿物在地球深部温度下的电子吸收、分子振动和转动。本文按照波谱频率的高低,主要介绍了原位高温分子光谱在研究名义上无水矿物中的应用:研究地幔的辐射传热,地球深部温度下NAMs中水的状态,以及地幔的热力学性质。旨在让更多的学者能够在分子级尺度上认识深部地球性质和动力学过程。 相似文献
8.
水热金刚石压砧(Hydrothermd Dlamond Anvil Cell, HDAC)与显微机连接已用于研究水热系统相关系。作者把HDAC与傅里叶红外显微镜相连,实现高温高压条件下对液固反应,相变等原位波谱研究。已经研究850℃条件下高压(1GPa)NaCl H2O体系,发现了两相不混溶区的新溶液结构。改进了HDAC窗口能够在红外显微镜上使用,使用高压指示矿物的红外谱特征标定压力。高温高压下直接观察、测定物质状态和同时确定温度压力条件,是超高压研究的新进展。还用同步辐射光源的高能X射线,红外研究超高压(10GPa)下卤水结构,有新发现。 相似文献
9.
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
10.
实验研究岩石圈深部流体及相关科学问题 总被引：1，自引：0，他引：1
实验研究地球岩石圈深部流体和对地球深部流体的观测发现,水溶液在跨越临界态时有许多特殊性质。使用水热金刚石压钻在200～800MPa,300～700℃条件下,可观测到：NaCl-H2O溶液两相不混溶相区的结构和近临界态现象。测量高温高压下NaCl溶液的电导率,在近临界和跨越临界态时发现最大电导率值。在对大洋中脊热水观测中可发现大多数喷口是在2200m深。喷口正在近临界态条件下喷出含矿流体。这些临界态研究对于重新分析岩石圈的地球物理测量结果和对认识大陆岩石圈内流体性质有很大意义。 相似文献
11.
地质流体状态方程 总被引：1，自引：0，他引：1
几乎所有的地球化学过程都有地质流体参加, 定量地了解地质流体的物理化学性质是定量研究地球化学过程的基础.100多年以来, 广大化学和实验地球化学工作者做了大量的实验测定工作, 可是所有这些工作之和, 仅仅覆盖地球范围内一个不大的温压空间, 远远不能满足地球化学研究的需要.近年来, 我们试图通过分子水平上的研究, 结合热力学和统计力学方面的知识, 在重现前人实验结果的基础上, 研究实验工作者没有或不能研究的温压和成分空间, 得到了一系列能够精确预测地质流体在广阔的温压范围内的物理化学性质的状态方程.这些状态方程不仅能够重现实验数据, 而且具有良好的外延能力, 可以应用于地球化学领域诸多方面的研究.重点讨论了几个状态方程(包括纯流体状态方程含水溶液状态方程和含盐-水-气的状态方程) 在预测流体的溶解度、相平衡、化学位和PVT性质方面的应用.简要介绍了近年来笔者应用分子动力学和蒙特卡罗模拟在地质流体研究方面所取得的成果 相似文献
12.
高温高压水流体中矿物的溶解度是研究地球内部水流体-固体相互作用过程中元素活化、迁移和沉淀以及热液组成、性状及演化的必备参数。石英作为地壳最基本的组成矿物,其在高温高压水流体中的溶解度在地球内部热液作用研究中具有极为重要的意义,迄今已有许多学者对石英在高温高压水流体中的溶解度作过研究。本文通过系统总结前人有关研究成果,从实验技术、影响因素以及石英的赋存状态和溶解度模型等方面介绍了高温高压水流体中石英溶解度的研究进展,对目前该研究存在的问题作出了评述,并对未来该研究的发展趋势进行了预测。 相似文献
13.
14.
呷村黑矿型矿床高~(18)O成矿流体的成因 总被引：2，自引：0，他引：2
本文基于流体包裹体和石英18O资料 ,提出呷村高18O成矿流体的成因有两种可能性 :一种 ,指示岩浆流体的参与 ,这已被成矿流体的高盐 [w (NaCleq) =5.7%～ 2 1.3% ]和极度富气所证实。另一种 ,指示海水与高18O火山岩或沉积岩发生过高温、低m水/m岩石 反应。现代和古代VMS矿床热液对流深度、水 -岩反应理论计算结果及遍布矿区成矿前的低温 ( <150℃ )和高m水/m岩石 反应表明后一种可能性的存在。高18O成矿流体来源的确对完善VMS矿床成因模式具有重要意义。 相似文献
15.
Fluids and Melts in the Upper Mantle 总被引：3，自引：0，他引：3
XIA Linqi XIA Zuchun XU XueyiXi''an Institute of Geology Mineral Resources Chinese Academy of Geological Sciences East Youyi Rd. Xi ''an Zhu Xiling 《《地质学报》英文版》1999,73(3):330-340
This paper presents a direct study of the fluids and melts in the upper mantle by examining the fluid inclusions, melt inclusions and glasses trapped in the mantle lherzolite xenoliths entrained by Cenozoic alkali basalts (basanite, olivine-nephelinite and alkali-olivine basalt) from eastern China. The study indicates that the volatile components, which are dissolved in high-pressure solid mineral phases of mantle peridotite at depths, may be exsolved under decompressive conditions of mantle plume upwelling to produce the initial free fluid phases in the upper mantle. The free fluid phases migrating in the upper mantle may result in lowering of the mantle solidus (and liquidus), thereby initiating partial melting of the upper mantle, and in the meantime, producing metasomatic effects on the latter. 相似文献
16.
Fluids in metamorphic rocks 总被引：11，自引：0，他引：11
Basic principles for the study of fluid inclusions in metamorphic rocks are reviewed and illustrated. A major problem relates to the number of inclusions, possibly formed on a wide range of P–T conditions, having also suffered, in most cases, extensive changes after initial trapping. The interpretation of fluid inclusion data can only be done by comparison with independent P–T estimates derived from coexisting minerals, but this requires a precise knowledge of the chronology of inclusion formation in respect to their mineral host.
The three essential steps in any fluid inclusion investigation are described: observation, measurements, and interpretation. Observation, with a conventional petrographic microscope, leads to the identification and relative chronology of a limited number of fluid types (same overall composition, eventually changes in fluid density). For the chronology, the notion of GIS (Group of synchronous inclusions) is introduced. It should serve as a systematic basis for the rest of the study. Microthermometry measurements, completed by nondestructive analyses (mostly micro-Raman), specify the composition and density of the different fluid types. The major problem of density variability can be significantly reduced by simple considerations of the shape of density histograms, allowing elimination of a great number of inclusions having suffered late perturbations. Finally, the interpretation is based on the comparison between few isochores, representative of the whole inclusion population, and P–T mineral data. Essential is a clear perception of the relative chronology between the different isochores. When this is possible, as illustrated by the complicated case of the granulites from Central Kola Peninsula, a good interpretation of the fluid inclusion data can be done. If not, fluid inclusions will not tell much about the metamorphic evolution of the rocks in which they occur. 相似文献
17.
温度是影响核磁共振弛豫的一个因素。目前国内各实验室所做的核磁共振实验测量大都局限在室温下,实验温度与地下储集层温度有很大差别,因此有必要研究温度对流体及饱和流体岩石的核磁共振弛豫的影响,提高核磁共振测井资料评价精度。本文选取自由水、不同粘度脱气原油、饱和水以及饱和变压器油的储层贝瑞砂岩和储层碳酸盐岩样品进行核磁共振变温实验,测量温度从25℃变化到90℃。结果表明:自由水和原油的核磁共振横向弛豫时间(T2)都随温度的升高而增大。温度对饱和水贝瑞砂岩和碳酸盐岩核磁共振弛豫的影响不同,饱和水贝瑞砂岩核磁共振横向弛豫时间随温度升高而减小,而饱和水碳酸盐岩横向弛豫时间随温度升高而增大。无论是饱和油的贝瑞砂岩或是饱和油的碳酸盐岩,其核磁共振横向弛豫时间都随温度升高而增大。温度对核磁共振弛豫的影响,会造成室温下得到的横向弛豫时间截止值(T2cutoff)与储层温度下的实际值有偏差,影响储层束缚水饱和度和渗透率的计算结果,建议在核磁共振测井资料解释及应用时应考虑温度的影响。 相似文献
18.
19.
20.
盆地流体及其成矿作用 总被引：2，自引：0，他引：2
盆地流体指在大陆性地壳基底上的沉积盆地演化过程中活动于沉积柱内的有机,无机复杂流体相,包括来自盆地内部由有机,无机沉积物压实和相变所释放出的自生流体和外来流体(盆地边缘隆起区补给的大气水和基底补给的流体)。盆地演化早期的沉积水地质阶段很可能以压实驱动流为主的自生流体占优势,而在晚期的渗入水地质阶段则以重力驱动流为主的外来流体。典型的低温热液地球化学特性和丰富有机组分的广泛参与,乃是盆地流体的两大突出特征。盆地流体广泛参与了沉积物的成岩一后生和成烃成矿过程。它既可以上升到达海底以沉积喷流的方式成矿,也可在海底以下的沉积柱中运移时遇到合适的地球化学障而发生沉淀卸载。献中报道的典型矿床类型主要包括沉积喷流型矿床,密西西比式铅锌矿床和大陆砂页岩型矿床。但在我国却发现了一批具有复杂成矿元素组合的重要矿床类型,包括沉积岩容矿的微细浸染型金矿床等。 相似文献