高温高压岩石粒间熔体(和流体)形态学及其研究进展

高温高压岩石粒间熔体(和流体)形态学是现代岩石学的前沿领域之一。它主要研究高温高压下低程度部分熔融(或含少量流体)岩石中,矿物颗粒之间熔体(或流体)形态特征、连通性,以及与周围矿物相互关系的科学。研究中较多地借鉴了材料科学的研究方法,与界面物理化学密切相关。高温高压下地幔岩石粒间熔体(和流体)形态学的研究为探讨地幔部分熔融作用、软流圈和地幔交代作用的成因提供了重要的实验依据,已成为地球深部研究的重要手段之一。目前该学科还没有为我国广大地学工作者所熟悉。为此,对高温高压岩石粒间熔体(和流体)形态学的基础理论、实验方法,以及某些实验研究结果进行简要介绍,从而为读者对该学科的了解提供一些便利。

太阳星云凝聚过程的岩石学模型：（1）球粒陨石的凝聚成因

建立类地行星区太阳星云凝聚过程的岩石学模型，对于合理解释陨石、地球和类地行星的成因关系，探讨地球起源和估算地球的整体成分都有着重要意义。本文中根据天体化学和太阳系演化学说关于太阳星云物理化学条件的基本分析，以及实验凝聚岩石学的研究结果，推断在太阳星云盘的类地行星区中可能有星云的气－固和气－液－固两种凝聚作用发生。通过对球粒陨石中球粒和基质矿物成分及结构构造特征的对比，论证了绝大多数球粒的气－液－固凝聚成因和基质的气－固凝聚成因，并讨论了球粒陨石各化学群的凝聚成因模式。

太阳星云凝聚过程的岩石学模型：（Ⅱ）非球陨石、C1陨石及类C1陨石的凝聚成因和小行星区星云凝聚作用

综述了非球陨石（铁陨石，石铁陨石和无球粒陨石）在成分结构方面的非分异成因证据，推断其成因是：星云盘中心层中的星云发生气－液凝聚作用形成的熔滴，在较高温度下彼此合并形成了较大熔体，熔体固化后形成该类陨石母体。根据Ｃ１陨石不含球粒和其它成分特征，推断它们是星云只发生气－固凝聚作用的产物。对近年来新发现的一些特殊成分的碳质球粒陨石进行了综合分析，暂定名为类Ｃ１陨石。通过类Ｃ１陨石与其它球粒陨石及Ｃ１陨石成分结构特征的对比，推断它们是星云盘边缘层星云发生气－液－固和气－固联合凝聚作用，同时发生水化作用的产物。最后，在对所有陨石凝聚成因进行解释的基础上，建立了小行星区星云凝聚模型。

肇东陨石高压加热-熔融实验研究

在30kbar压力下进行了肇东陨石的加热-熔融实验。实验结果表明。从840℃至2050℃,陨石中的金属-硫化物相经历了熔融—两相混溶的过程,最终形成一种Fe、Ni、Co、S之比不相等的多相混合物。而陨石中的硅酸盐相经历了热变质—熔融—熔融分异的过程。初熔温度为1610℃,2050℃时熔体发生分异,有富Si、Al的硅酸盐新相分离出来。以上述结果为依据,本文对类地行星早期层圈构造的形成机制进行了探讨和推论。

太阳星云凝聚过程的岩石学模型：（Ⅲ）类地行星区星云凝聚作用和地球原始成分的估算

在建立了小行星区星云凝聚模型的基础上，对类地行星区中上物质（硅酸盐、氧化物、金属、硫化物等）的凝聚作用，以及凝聚物的水化作用进行了讨论，进而建立了包括小行星区在内的整个类地行星区的星云凝聚模式。根据地球核慢质量比和关于地球初期演化的研究结果；使用顽火辉石球粒陨石和Ｃ１陨石的化学成分分别做为地球形成区中类顽火辉石球粒陨石质星子和类Ｃ１陨石质星子的成分数据；假定类顽火辉石无球粒陨石质星子的成分与类顽火辉石球粒陨石质星子的硅酸盐部分成分相同，计算出原始地球可能由１．５８％的类铁陨石质星子、１３．９％的类顽火辉石无球粒陨石质星子、８２．５２％类顽火辉石球粒陨石质星子、２％的类Ｃ１陨石质星子组成。

地幔底层及其在全球物质演化中的意义

在核幔界面之上的下地幔一侧,地震波速分布极不均匀,厚度在50～300km范围内变化的一层物质称为地幔底层.地幔底层由具有高地震波速和高密度的D″区和超低速带(ULVZ)组成.地幔底层是地核热能向地幔传播的必经之路,也是地幔中温度和温度梯度最高的地区.地幔底层既是俯冲板块的最终归宿,又是热柱和超级热柱的源区.因此,地幔底层既是全地幔对流的起点,又是全地幔对流的终点.在地幔底层可能发生地幔物质(包括俯冲板块物质在内)的部分熔融作用,也可能存在外核液态铁与地幔硅酸盐的化学反应.所以地幔底层在全球物质演化中占有重要的地位.

关于地核和核幔边界区物质的成分及运动特征的研究进展

近年来关于地核和核幔边界区的研究有了较大进展，特别是高压矿物物理学和高压岩石学提供了大量有关的实验依据。本文对核幔边界区Ｄ＂层物质的运动状态、外核中轻元素成分的实验研究结果、内核地震波各向异性的物质解释及有关地磁场成因的新认识等方面的研究成果进行简要介绍和评述。

陨石分类研究进展及其地学意义

近 40年来陨石分类学经历了 3个发展阶段 :6 0～ 70年代 ,由根据陨石的矿物结构的分类方法发展为球粒陨石的化学—岩石学分类法和铁陨石的化学群分类法 ;70～ 80年代 ,提出了分异型陨石和未分异型陨石的概念。球粒陨石被认为是未分异型陨石 ,而其它陨石 (铁陨石、石铁陨石和无球粒陨石 )大多被划入分异型陨石 ;80～ 90年代以来 ,陨石氧同位素组成成为了陨石成因分类的一个主要依据 ,使陨石分类学进入了一个新的成因分类阶段。作者对 80～ 90年代以来新确立的 R群、K小群、CR群和 CK群球粒陨石 ,以及根据氧同位素划分出的原始型无球粒陨石系列 :A-L无球粒陨石、Winonaites无球粒陨石和 Brachinites无球粒陨石进行了介绍。笔者对陨石研究和陨石分类学的发展在估算地球整体成分 ,探讨地球成因和早期演化历史方面的重要意义进行了说明 。

球粒陨石富金属Fe Ni相的高压熔融实验与地核形成机制的探讨

选用吉林陨石富金属相,在3GPa压力、405℃～1850℃温度下,采用两种组装方式进行实验。并与先前肇东陨石全岩样的高压熔融实验进行比较。三个系列实验结果的综合对比表明,高温高压下球粒陨石中金属和硫化物经历了固相扩散、熔融和熔体聚集的过程。固相扩散使金属与硫化物彼此结合,形成了若干个小的FeNi-FeNiS二元系,使其在比Fe-Ni熔点低的温度下熔融形成Fe-Ni-S熔体。该熔体与硅酸盐熔体不相混溶,因而发生自身的合并与聚集。其合并和聚集速率与硅酸盐粘度有关。实验过程中陨石里的磷酸盐矿物可以被还原,使单质P进入金属硫化物相。这些实验结果为讨论地核的形成机理提供了依据。

陨石矿物种类的研究进展和矿物表

Up to now, approximately 294 minerals species have been identified in meteorites. A.E.Rubin made a summary on mineralogy of meteorite groups. Based on Rubin’s data, we listed the English names, Chinese names and formulas of all meteoritic minerals in the table 1 of this paper. In addition, the chemical compositions of silicates, metals and oxides in ordinary chondrites, the minerals in refractory inclusions, rims and fremdlinge of chondrites, the presolar minerals, the minerals formed by transformations during shock metamorphism, and the minerals formed by terrestrial weathering of primary meteoritic minerals were listed respectively in other five tables of this paper. These data are useful to learn mineralogy of meteorites and origin of meteoritic minerals.

地球壳幔的初期演化——试论熔融、冲击成坑和早期水岩相互作用的意义

根据月球科学、比较行星学和球粒陨石熔融实验研究的结果，对地球最初的熔融作用、撞击成坑作用和早期水岩相互作用的特征进行了讨论和分析。从而推断最初的熔融作用形成了化学成分不均匀和厚层的原始地壳，冲击成坑和最早的水岩相互作用使最早的地质历史记录消失殆尽。

西乌珠穆沁陨石和渑池陨石的初步研究

The Xi Ujumqin meteorite fell in Aug. 1980 at Xi Ujumqin County, Nei Monggol, China.This chondrite can be classified as L6 type based on the bulk chemical analysis (6wt% metal iron, 24% total iron, olivine Fa-26) and the textural feature of complete intergrowth of the chondrules with the matrix, The Mianchi meteorite is a type Hs chondrite that fell in Sep, 1980 at Mianchi County,Henan, China. Apart from porphyritic, barred, radial, cryptocrystanine chondrules, many intermediate-type or mixed-type chondrules are observed in the Mianchi meteorite under the microscope. It is suggested that the origin of chondrules showing different textures depend on the primeval compositions and cooling rates,

应用于地球深部物质科学研究的静态超高压实验技术

三十多年来静态超高压实验技术已发展成为实验压力、温度范围分别为1～550GPa,-256°～3500℃,主要应用于下地壳、地幔及地核物质的物理和化学性质研究,并已取得大量研究成果的一项实验技术。本文简要介绍了该项实验技术与地学领域其它高温高压实验技术的区别,以及静态超高压实验装置的两大系列——金钢石压腔装置和大腔体高压装置的特点和应用情况。并对这两大系列实验技术的发展前景和我国应有的对策进行了评述。

陨石原始型惰性气体的研究进展——Q气及其携带物特征

陨石中的原始型惰性气体是在陨石形成前或陨石形成期间 ,组成陨石的物质通过吸附、溶解等方式将原始太阳星云中的惰性气体保留在陨石中形成的。实验研究发现 ,球粒陨石中的原始型惰性气体浓集于一种称为 Q相的物质中 ,因此在原始型惰性气体中占绝对优势的组分被称为 Q气或 P1气。介绍了陨石原始型惰性气体概念的由来、Q相的发现经过、Q相的成分和在球粒陨石中的存在部位以及 Q气的元素丰度和同位素组成。并根据不同类型陨石中 Q气的分配情况 。

板块俯冲带的构造岩浆活动与地幔矿物稳定性的成因关系

板块俯冲带是岩浆活动和地震的频发地带。本文对与俯冲带有关的地幔矿物稳定性的实验研究进行介绍，并对根据实验结果作出的地幔部分熔融所需水的来源、深源地震成因等问题的解释进行了评述。

试论地球演化历史中水的总体行为

在地球不均匀吸积模型的基础上，根据比较行星学所获得的行星演化理论、大陆进化的历史、板块运动的特点以及高温高压实验研究结果，对地球演化历史中水的总体行为进行了分析和推论。从而对地球原始壳的特点、地球上液态水成因、地球表面缺失最初８亿年历史的原因。

陨石氧同位素组成及其地学意义

介绍了各类陨石氧同位素组成的特点 ,对陨石氧同位素组成的主要成因观点进行了评述 ,结合地球的原始物质组成 ,讨论了陨石氧同位素组成的地球科学意义。

一个新的太阳星云凝聚岩石学模型:(Ⅰ)陨石的凝聚成因

大量研究已确证陨石是保留原始成分和结构特征最多的太阳星云凝聚物，而小行星带又是陨石的源区。因此，本研究在对陨石的化学成分、矿物学和岩石学特征，以及目前对太阳星云压力密度的计算和蒸发-凝聚实验结果进行分析的基础上，探讨陨石的凝聚成因，从而为建立小行星区乃至整个类地行星区的星云凝聚模型提供依据。

地球深部物质科学在地球深部研究中的作用和意义

为解决地球深部探测过程中地球物理和地球化学两大系列研究成果无法联系和统一的难题，地球深部物质科学应运而生。该学科既要研究组成地球深部的一切物质实体的物理和化学的属性，又要从物质的角度去研究地球深部的结构和动力学过程。随着该学科的发展，将会为地球深部的观测结果和计算模拟结果赋予物质内容，从而促进对地球深部的物质组成、结构分层以及动力学形成统一认识，建立适合于各学科的地球深部模型。

美国高压研究中心研究工作进展

以研究地球内部物质的物理和化学性质为主要目标的美国高压研究中心(Center ofHigh pressure Research缩写为CHPR)于1991年正式成立。它是1991年由美国国家科学基金会的科学和技术中心资助下建立的14个国家研究中心之一。该研究中心是由华盛顿卡内基地球物理实验室、位于Stony Brook的纽约州立大学地球和空间科学系,以及普林斯顿大学地质和地球物理系共同组建的。该中心的成员由以上三个单位的在职研究人员、研究生和实验员组成。同时还注意开展与其它大学的有关实验室、工业和政府部门间的合作研究。卡内基地球物理实验室的现任领导C.T.Prewitt和一些研究骨干如H.K.Mao B.Mysen等九人都是该中心的在职研究人员(staff member)。该研究中心的主要任务是研究地球的演化、结构和动力学等基础地学问题,也包括对其它行星内部特征的研究。此外,拟通过高温高压实验,积累和扩大有关高温高压下物质的物理和化学性质特征的资料。