常压下硫酸盐与基性硅酸盐熔体不混溶的实验研究

自然界中广泛存在硅酸盐与硫酸盐之间的熔体不混溶现象,这种不混溶过程控制了岩浆演化过程的氧逸度变化和岩浆中S的含量,同时也对金属元素的富集具有重要意义。前人对硫酸盐与硅酸盐的熔体不混溶过程及稀土元素在不混溶相分配行为的研究主要集中在碱性硅酸盐与硫酸盐体系,但对基性硅酸盐与硫酸盐的熔体不混溶行为及稀土元素在此过程中的分配规律研究仍相对薄弱。本文选择基性硅酸盐样品与实验用Na_(2)SO_(4)按质量比1∶1制成混合实验样品粉末,并添加少量H_(3)BO_(3)作为助熔剂,通过马弗炉加热至1200℃,使粉末完全熔融,并在1200℃恒温12 h后在马弗炉中快速冷却至常温。对加温-冷却后的样品进行详细的岩矿相、SEM/EDS和不同相态的原位LA-ICP-MS分析。研究结果表明,在1200℃的条件下,硫酸盐与基性硅酸盐熔体可以大比例混溶,且降温会造成两者的不混溶,在不混溶过程中Na、Ca、K、REEs等趋向于进入硫酸盐熔体。不混溶形成的硫酸盐熔体中,稀土元素含量明显高于残余硅酸盐熔体,但轻重稀土元素没有明显的分异。不混溶硅酸盐熔体冷凝形成的玻璃相中除硫酸盐球粒外,还可见镁铁矿、蓝方石、赤铁矿等矿物斑晶,表明富硫酸盐的基性硅酸盐熔体在降温过程中可以造成蓝方石、镁铁矿和赤铁矿的结晶分离,使残余硅酸盐熔体中S、Fe、Mg含量和岩浆氧逸度降低,这可能是地壳浅部出露的幔源基性脉岩中通常S含量不高和相对还原的原因。

岩石孔径分布特征对其力学性质的影响规律研究

岩石是一种天然的多孔物质,孔隙结构会改变岩石的物理力学性质,从而影响岩石整体结构的稳定性。不同孔隙率岩石的力学性质不同,而孔隙率相同,孔径大小分布特征不同,也会对其力学性质造成影响,因此,本文着重研究孔隙率和孔径分布特征2方面对岩石单轴压缩下力学性质的影响规律,主要内容如下:1)根据不同温度下花岗岩孔径分布结构的压汞试验结果,建立了孔隙率为2%、5%、10%,孔径分布分形维数为2、2.5、3的九种花岗岩试样的数值模型;2)研究了不同孔径分布特征下岩石力学性质的差异,获得了孔隙率和孔径分布分形维数对岩石全应力–应变曲线、抗压强度、弹性模量、裂纹扩展路径、破坏方式等的影响规律。