1.0GPa和常温至1100℃条件下角闪石斜长片麻岩的Vp变化: 实验测量与理论计算

在1.0GPa、常温至1100℃条件下测量了角闪石斜长片麻岩的纵波速度（V_p）,并统计了不同温度实验产物中各种矿物的体积百分含量。结果显示,1.0GPa下,角闪石斜长片麻岩的V_p首先随温度升高（室温至700℃）缓慢降低约6％,然后（700~850℃）快速降低约6％,再（850~950℃）转而急剧升高15％~25％,最后（T>950℃）又快速下降。实验产物分析表明在高温高压下α石英-β石英相变和岩石部分熔融是岩石V_p异常变化的主要因素。由取样产物的矿物含量和弹性参数,计算了各温度条件下岩石的V_p,得出与实验测量相同的波速-温度变化趋势,即V_p随温度升高先缓慢降低,接着快速降低后又急剧升高,最后又快速减小。实验测量和理论计算对比研究表明,通过高温高压下岩石中的物相变化观测结果进行岩石波速的计算,是检验岩石弹性波速测量结果和研究地球内部地震波结构的一种有效方法。     

高温高压下斜长角闪岩的Vp:熔体含量和形态的综合影响

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。     

塔里木西南缘下地壳低速层的成因：斜长角闪岩的纵波速度和衰减的限制

在1．0GPa，室温-1200℃条件下，测量了新疆库地地区斜长角闪岩的纵波速度(Vp)和品质因子(Q值)，得出在1．0GPa恒压下，Vp和Q值随温度和深度的变化关系。结果显示，Vp和Q值随温度的升高而下降，观察实验样品并结合Vp和Q值与熔体含量的关系，发现部分熔融是影响Vp和Q值变化的主要因素。依据实验结果，并结合区域上压力梯度和温度梯度资料计算了Vp和Q值随深度的变化。结果表明Vp和Q值先随深度的增加而缓慢增大，在32km左右开始突然减小，表明开始出现低速层。结合温度和熔体含量的关系得出，低速层的出现可能是部分熔融的结果。塔里木及周边地区的地震测深以及地震反演的结果也显示，在相同的温度和压力条件下，地壳内部32—44km的范围内存在低速层，同时高温高压的实验结果与阿拉木图地区的Vp值相当一致，可以推测塔里木西南缘下地壳的岩石成分中含有斜长角闪岩。     

950℃、1.0～3.5GPa下斜长角闪岩脱水熔融——压力和时间对结构的影响

利用YJ-3000t和JL-3600t多顶砧压力机,以哀牢山造山带南部红河县大白能—乐育剖面上的天然块状斜长角闪岩为初始样品,在950℃、1.0～3.5GPa、恒温20～300h条件下进行了两个系列的斜长角闪岩块状样品脱水部分熔融实验:(1)保持温度T=950℃,加热时间t=100h不变,改变压力(1.0～3.5GPa)的实验;(2)保持温度T=950℃,压力p=3.0GPa不变,改变加热时间(20～300h)的实验。结果表明,1.0～3.5GPa、950℃、恒温100h的条件下,随压力升高,斜长角闪岩中依次生成了单斜辉石+石榴石+熔体的矿物组合(1.0～1.5GPa)和单斜辉石+石榴石+熔体+硬玉+SiO2矿物+蓝晶石(2.0～3.5GPa)的矿物组合。3.0GPa、950℃条件下,随加热时间增加,实验产物中依次生成了单斜辉石+石榴石+熔体+硬玉+SiO2矿物+蓝晶石的矿物组合(20～100h)和单斜辉石+石榴石+熔体的矿物组合(150～300h)。斜长角闪岩的原岩结构决定了实验产物中新生矿物和熔体的分布。依据实验产物的矿物组合和新生矿物的分布特征,讨论了950℃、1.0～3.5GPa、恒温(20～300h)条件下,斜长角闪岩部分熔融过程的结构变化、变质反应以及石榴石冠状体的成因。     

2.0GPa-室温至1160℃条件下安山岩纵波速度与相变

利用ＹＪ－３０００ｔ压力机的弹性波速度测量装置在２．０ＧＰａ室温到１１６０℃条件下就位测量了湖北大冶陈贵安山岩纵波速度,并在相应条件下获取了实验产物,对其观察表明,对应着岩石弹性波速度的变化。实验样品已经发生了相变。     

1.5GPa、950℃下块状斜长角闪岩部分熔融微量元素的分配特征

在1.5GPa,950℃,恒温101h条件下对华北北缘太古宙地体中的斜长角闪岩块状样品进行了脱水部分熔融实验,实验产物组合为Hb+Cpx+Gt+Gl,获得的熔体为花岗闪长质成分。利用LA-ICP-MS测试了矿物和熔体的微量元素,获得该体系内各矿物/熔体的微量元素分配系数。角闪石、单斜辉石和石榴石的分配系数与前人在类似条件下的实验结果基本一致。这说明无论实验的初始物质是粉末状还是块状,对元素的分配没有太大的影响。各矿物的REE分配系数对离子半径的拟合曲线很好地符合晶格应变弹性模型。整体特征上,角闪石、单斜辉石和石榴石的LILE,LREE分配系数较低,而HREE的分配系数较高,石榴石具有强烈富集HREE的特征。由此,造成实验熔体表现出LILE、LREE富集而HREE亏损的特征。残留相中无金红石,使得熔体中没有明显的Nb、Ta负异常。熔体的主-微量元素特征符合华北北缘中生代埃达克质岩石的基本特征,进一步支持了该类岩石"可能起源于古老下地壳的部分熔融"的成因模式。     

0.6～2.0GPa压力下部分熔融角闪辉长岩的纵波波速

利用超声波透射-反射法,测量了0.6～2.0 GPa、最高1 085℃条件下角闪辉长岩的纵波波速(vp),详细统计了部分熔融阶段实验产物组分的体积百分含量,利用矿物含量和弹性参数,计算了角闪辉长岩的纵波波速.实验测量和理论计算显示了较一致的vp-t关系,即高压下角闪辉长岩的vp随温度升高先缓慢降低,在温度约800～900℃后转而大幅下降.实验产物显示,样品在温度达812℃(0.6 GPa)、865℃(1.0 GPa)和919℃(2.0 GPa)后发生矿物脱水和部分熔融,熔体含量随温度升高显著增加.熔体是导致高温阶段岩石vp快速降低的主要原因.在初熔阶段vp随熔体增加而降低尤为显著,可能是初熔时矿物脱水生成的自由水及含水量高的熔体,以微细熔体薄膜浸润矿物边界或裂隙所导致.     

高温高压下斜长角闪岩弹性、电学性质及其地质意义

在1.0GPa、室温至700℃条件下,分别采用超声波反射-投射法和阻抗谱法,测量了华北克拉通北缘绿泥石化斜长角闪岩的弹性波纵波速度和电导率.在常温、压力＞0.35 GPa的条件下,斜长角闪岩的弹性波纵波速度与压力呈线性关系,说明此时岩石中的微裂隙已经基本闭合.依据该线性关系,得到常温常压下斜长角闪岩的弹性波纵波速度为6.390 7 km/s,压力系数为0.160 6 km/(s·GPa).在1.0 GPa条件下,斜长角闪岩的弹性波纵波速度与温度呈线性关系,温度系数为-0.000 594 km/(s·℃).在1.0 GPa、200～700℃条件下,斜长角闪岩样品的电导率符合Arrhenius公式,指前因子为25.78～105.32 S/m,活化能为0.57～0.66 eV.利用实验获得的弹性波纵波速度及其温度系数和压力系数以及电导率与温度的关系,结合现今华北克拉通地热学的基本参数,计算得到斜长角闪岩的弹性波纵波速度-深度剖面和电导率-深度剖面,将二者分别与华北克拉通北缘深部地壳的弹性及电性结构进行对比的结果表明:高温高压下绿泥石化斜长角闪岩的弹性波纵波速度与该地区中地壳速度相当,电导率介于中、下地壳范围内.综合来看,实验的绿泥石化斜长角闪岩有可能是组成现今华北克拉通北缘的中地壳岩石之一.     

大别山双河长英质片麻岩在1.0～4.5GPa下的结晶实验及其地质意义

在７５０～１２００℃、１．０～４．５ＧＰａ条件下对取自于大别山双河的长英质片麻岩进行了重结晶实验。在７５０℃时,随压力增加矿物生成顺序为：角闪石在１．７５ＧＰａ时出现,２．５ＧＰａ时消失;黑云母在１．７５ＧＰａ时通过水化反应生成多硅白云母;绿帘石可以稳定到＞３．５ＧＰａ,在４ＧＰａ时转变成硬柱石;石榴石和绿辉石在１．５ＧＰａ时开始出现,而斜长石在１．７５ＧＰａ时消失;石英在３ＧＰａ时转变为柯石英。这表明角闪岩相与榴辉岩相的转变发生在１．５～１．７５ＧＰａ,并且,榴辉岩相可进一步划分出角闪榴辉岩相、柯石英榴辉岩相和硬柱石榴辉岩相等,它们分别指示不同的压力区间。多硅白云母是长英质岩石在高压－超高压条件下的主要共生矿物,其水化反应特性及结构水的保存致使陆壳在深俯冲过程中未发生明显的脱水作用,这是大别山碰撞带未能形成钙碱性岩浆弧的主要原因。     

高温高压下闪长岩的相变与纵波波速

利用脉冲透射-反射法,在YJ-3000 t高压装置弹性波速测量系统上,测量了0.6、1.0和2.0 GPa,最高1141℃条件下闪长岩的纵波波速(vp)。结果显示,高压下闪长岩的vp随温度升高首先缓慢降低,分别到769℃(0.6 GPa)、810℃(1.0 GPa)和925℃(2.0 GPa)后转而快速下降。实验产物观测显示,0.6 GPa下岩石在758℃时发生脱水熔融并有新生单斜辉石生成,1.0 GPa和2.0 GPa下,闪长岩分别在865℃和921℃的实验产物中出现熔体,新生矿物有单斜辉石和石榴子石。温度升高导致闪长岩中熔体含量增加,斜长石、角闪石和绿泥石等逐渐减少直至消失,单斜辉石和石榴子石呈先增加后减少趋势。探针分析显示,熔体含水量较高,且随温度升高熔体成分向基性方向演化。单斜辉石化学成分变化不明显,2.0 GPa下,随温度从1030℃升高到1138℃,新生石榴子石成分逐渐向钙铝榴石变化。vp变化和熔体含量关系表明,熔体含量增加导致了闪长岩在高温阶段波速的持续快速降低。     

高压下斜长角闪岩部分熔融对v_p的影响

高温高压下岩石弹性波速原位测量是研究地壳结构和探讨地震波低速层形成机制的重要手段。前人通过高温高压岩石部分熔融条件下的弹性波速原位测量,证实了高温下岩石中发生的矿物脱水和部分熔融是地震波低速层的重要成因之一。然而,目前的研究多集中在高温高压     

岩石部分熔融过程中熔体连通性的实验研究——以850～1100 ℃,2.0～4.0 GPa条件下斜长角闪岩部分熔融为例

岩石脱水熔融是地壳深熔的主要机制,部分熔融形成的熔体经过分凝、运移、聚集和侵位等过程最终形成岩浆.熔体的连通是熔体聚集和迁移的必要条件,岩石的物理性质,比如弹性、电性等明显受到熔体连通性的制约.因此,研究熔体分布对于理解深部地质作用,合理解释地球物理资料具有特殊的意义,熔体的连通性研究已经备受地质学家的关注.     

冀东上营地区长河沿岸角闪斜长片麻岩与紫苏花岗闪长岩的关系及其成因

冀东太古宙克拉通线性岩浆-构造混杂岩区内分布有一种具英云闪长岩-花岗闪长岩成分的角闪斜长片麻岩,空间上与紫苏花岗闪长岩密切伴生。角闪斜长片麻岩是紫苏花岗闪长岩受构造变形影响,沿一组共轭构造(N45°E,E15°S)发生退化变质的产物。退变质作用在有水参与的等化学体系内完成,并受最强期变形事件控制。     

高温高压和不同氧逸度条件下斜方辉石电导率的实验研究

在1．0～4．0GPa和1073～1423K及不同的氧分压条件下，借助YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Sarltron-1260阻抗／增益-相位分析仪，就位测定了斜方辉石的电导率。氧逸度控制由Ni＋NiO、Fe＋Fe3O4、Fe＋FeO和Mo＋MoO2四种固态氧缓冲剂完成的。实验结果表明：①在所选择的频率范围内（10^-1～10^6Hz），复阻抗对频率有很强的依赖性;②随着温度（T）升高，电导率（σ）增大，logσ与1／T之间符合Arrenhius关系；     

高温高压和不同氧逸度条件下斜方辉石电导率的实验研究

在1.0～4.0GPa和1073～1423K及不同的氧分压条件下,借助YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Sarltron-1260阻抗/增益-相位分析仪,测定了斜方辉石的电导率。氧逸度控制由Ni NiO、Fe Fe3O4、Fe FeO和Mo MoO24种固态氧缓冲剂完成的。实验结果表明:1在所选择的频率范围内(10-1～106Hz),