高温高压实验研究在地学领域的新进展

阐述了静态高温高压实验研究在地学各方面的新进展、新动向、新仪器、新观点和新资料。     

中国实验地球科学研究进展与展望(2011-2020)

过去十年,我国的实验地球科学快速发展,已成为国际高温高压实验领域的一支重要研究力量.代表性研究进展主要体现在地球深部重要挥发分的赋存与效应、成矿过程和机制、壳幔物质的物理化学性质和相互作用等方面.本文综述了实验地球科学2011-2020年间取得的主要研究进展和平台与技术建设情况,并展望了该领域未来的发展方向.     

石油的高温高压实验研究

鉴于工业对石油的迫切要求,目前国内外广大地质工作者从各方面研究了油和气的形成条件,积累了大量资料,对石油的寻找和勘探工作具有一定指导意义。但是,与油,气生成条件有关的实验研究甚少,特别是为了阐明石油稳定性的高温高压实验研究资料则更加缺乏。     

矿物中元素迁移变化的高温高压实验研究

实验证实,岩块在高温高压受力变形后,其矿物中的元素将发生迁移和变化,在相同条件下,同一矿物中的不同元素或相同元素在不同矿物中具有不同的迁移和变化规律。实验结果说明,就许多内生金属矿床成矿作用而言,构造及构造变形不仅为成矿热液的运移、沉淀提供场所,而且在某种程度上能促使成矿元素的活化、分异甚至富集。      

Na2SnF6水解反应的高温高压实验方法研究

用四种不同类型高压釜研究Na2SnF6在200--647℃,、1kbar条件下的水解特征。实验表明,淬火速率影响实验结果的精度。快速淬火高压釜及金袋摇摆釜是研究这类化学平衡反应的理想设备，采用水解法可获得水解常数及热焓。     

Piston-Cylinder高温高压实验装置及在壳幔动力学研究中的应用

介绍了目前在国际壳幔作用及动力学研究中普遍使用的Piston-Cylinder高温高压实验技术的主要工作原理、结构、样品装置设计及主要技术指标.通过分析Piston-Cylinder高温高压实验技术在大洋和大陆板块俯冲深部过程的流体活动、基性岩石部分熔融作用、岩浆活动机制及约束条件等壳幔相互作用研究中的应用实例,认为引进该项实验技术对于我国科技工作者开展高温高压条件下壳幔动力学研究以及缩短我国实验岩石学技术手段与国际间的差距具有重要意义.     

羊石坑汞矿床构造地球化学及其高温高压实验研究

羊石坑汞矿床位于四川省秀山县境內,是近年新勘探的一个大型汞矿床。以细脉浸染型为特征而区别于我国其他大型汞矿床。本文通过对该矿床构造展布特征及不同构造部位矿物、元素和同位素的分布、分配特征的研究,揭示了该矿床矿物、元素和同位素等的分布、分配规律及其与构造带的关系,从而阐明了矿床的构造控矿规律和有关元素在构造作用下的迁移富集特征。本文还从实验角度对矿床形成的构造改造机制进行了初步模拟,为矿床形成、分布规律提供了实验依据。     

高温高压下闪长岩弹性纵波速度的实验研究

利用YJ-3000吨压力机,在1.0 GPa、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1.0 GPa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内部结构和成分的变化而造成的.     

高温高压实验研究与金的成矿成晕机理探讨

采取龙水金矿合矿层位岩石，并均匀参入含金溶液，使试验样品含金量达150g／t。在万能材料实验机上进行72h的高温高压试验（温度恒定：450℃，最大压力达：1400kg／cm2）。结果表明，金发生了活化转移和沉淀富集，其规律可与金矿的成矿作用类比。龙水金矿今后的找矿方向仍然是龙水一三郎冲大断裂及其附近围岩中。     

物相之间氧同位素分馏的高温高压实验研究

应用理论计算、实验测定和经验估计三种方法均能获取含固体矿物体系的氧同位素分馏系数,其中高温高压实验研究不仅能够得到物相之间的同位素平衡分馏系数,而且能够提供与同位素交换动力学和机理有关的信息。同位素分馏系数的实验校准方法已经由原来的两相体系（矿物Ｈ２Ｏ、矿物ＣＯ２和矿物ＣａＣＯ３）交换发展为三相体系（ＣａＣＯ３矿物流体）交换,化学合成、重结晶和矿物反应技术得到了进一步应用。本文评述了近十年来这一领域的研究进展,着重介绍了Ｈ２Ｏ、ＣＯ２和ＣａＣＯ３作为交换介质进行氧同位素分馏系数校准的技术原理和结果,探讨了热液和碳酸盐交换实验结果不一致的原因。     

高温高压下CO2在水中溶解度实验及理论模型

利用自行研制的高温高压反应釜,在不同温度、压力和矿化度条件下测试CO₂在地层水中的溶解度。实验结果表明:温度一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随压力的增加而增加;压力一定的条件下,CO₂在水中溶解度的主要变化趋势为随温度的增加而降低,当温度大于100℃、压力在22 MPa左右时,CO₂在地层水中的溶解度将发生异常,出现低压(小于22 MPa)时随温度的增加而降低,高压(大于22 MPa)时随温度的增加而略微升高;在温度压力都一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随矿化度的增加而降低。并且,在新测得的实验数据和已有的实验数据的基础上,通过修正PR-HV状态方程中的参数,建立了一个能够精确计算CO₂在水中溶解度的模型;并将该模型与其他模型对比。对比结果表明,该模型计算精度最高,平均相对误差仅为2.69%。     

高温高压下电解质溶液热力学性质的研究进展

高温高压下电解质溶液热力学性质的研究不仅对探讨地球内部流体的作用具有重要意义，而且在很多实际工业过程中也都有广泛应用。本综述了近10年来高温高压下电解质溶液热力学参数的实验测量和理论计算的进展，实验设备还有待进一步的改进和完善，以获得更高温度和压力下的数据，理论计算不仅有待于实验的发展，也与溶液的结构理论密切相关。     

角闪石高温高压实验研究进展及其地球物理意义

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。     

SiO2 Solubility in Rutile at High Temperature and High Pressure

Silicon-bearing rutile has been found in chromitite from the Luobusa (罗布莎) ophiolite, Tibet. However, the extent of SiO2 solubility in rutile and the nature of its origin are still unclear. At high pressure, SiO2 takes a rutile structure with Si in 6-fold coordination. Thus, high pressures may enhance its solubility in rutile because of possible isovalent exchange in the oetabedral site. In this study, we report new experimental results on SiO2 solubility in rutile up to 23 GPa and 2 000 ℃. Starting materials were mixtures of powdered pure rutile and pure quartz, with compositions of (Ti0.5Si0.5)O2,(Ti0.93Si0.07)O2, and (Ti0.75Si0.25)O2. The mixtures were loaded into either platinum capsules (for a 10/5 assembly) or rhenium capsules (for an 8/3 assembly). The experiments were carried out using multi-anvil high-pressure apparatus with a rhenium resistance heater. Sample temperatures were measured with a W5%Re-W26%Re thermoeouple and were controlled within ±1 ℃ of the set temperature. TiO2-rich and SiO2-rich phases were produced in all the quenched samples. Microprobe analyses of the phases show that the solubility of SiO2 in rutile increases with increasing pressure, from 1.5 wt.% SiO2 at 10 GPa to 3.8 wt.% SiO2 at 23 GPa at a temperature of 1 800 ℃. The solubility also increases with increasing temperature from 0.5 wt.% SiO2 at 1 500 ℃ to 4.5 wt.% SiO2 at 2 000 ℃ at a pressure of 18 GPa. On the other hand, the solubility of TiO2 in coesite or stishovite is very limited, with an average of 0.6 wt.% TiO2 over the experimental P-T ranges. Temperature has a much larger effect on the solubility of SiO2 in rutile than pressure. At high pressure, the melting point of SiO2 is defmitely higher than that of TiO2 and the eutectic point moves towards SiO2 in the TiO2-SiO2 system. Lower oxygen fugacity decreases the solubility of SiO2 in rutile, whereas water has little effect on the solubility. Our experimental data are extremely useful for determining the depth of origin of the SiO2-bearing ruffle found in nature.     

高温高压法合成金刚石微区原位碳同位素及阴极发光特征

当前大量的研究集中在天然产出的金刚石上,而人工合成金刚石的研究往往容易被忽视.对人工合成金刚石进行详细的研究,结合已有天然金刚石的认知有利于揭示天然金刚石形成过程,有利于天然金刚石的鉴定.本研究综合利用显微镜、纳米离子探针、拉曼光谱、阴极发光等分析技术,对人工合成金刚石的晶体结构、包裹体、微区碳同位素、以及阴极发光图像等特征进行了详细的研究.研究揭示其阴极发光图像与天然宝石级金刚石有明显的区别,二次离子探针数据进一步表明其阴极发光图像的明暗差异与金刚石中微量元素氮的含量高低有关.     

Experimental Study on the Electrical Conductivity of Orthopyroxene atHigh Temperature and High Pressure under Different Oxygen Fugacities

1 Introduction recognized and accepted by more and more experts engaged in experimental research at high temperature and In-situ laboratory measurement of the electricity of high pressure. This method has been regardedgeological materials at high temperature and high pressure internationally as the most advanced one for the in-situis an important approach to revealing the composition, laboratory measurement of the electric properties ofstructure and properties of materials in the deep interior…     

高温高压下水和氯化钠溶液的物理化学性质研究

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...     

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

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...     

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。     

辉长岩的高压部分熔融实验研究

利用天然含水辉长岩在１．５～３．０ＧＰａ,９００℃～１４４０℃条件下进行了高温高压部分熔融实验,系统地分析了辉长岩部分熔融后实验产物的岩石学、矿物学、地球化学特征。获得了１）辉长岩的高压熔融曲线,２）辉长岩在不同压力下熔融时,残留相矿物组合及期间矿物相转变与熔融液相成分（相当于安山岩浆）特征。认识了辉长岩与榴辉岩相间的相变关系;辉长岩－榴辉岩－安山岩之间的内在联系以及高温榴辉岩的可能成因。