低级变质岩在热液蚀变过程中的微量元素地球化学行为——以赣东北银山地区双桥山群为例

对江西银山地区双桥山群绢云母千枚岩及其原岩的稀土及微量元素的研究表明,热液蚀变过程中它们的地球化学行为十分复杂:热液蚀变作用并不使REE淋滤降低,反而导致ΣREE较其原岩普遍升高,但岩体接触带附近蚀变围岩的ΣREE则低于原岩。蚀变岩出现Eu亏损,∑LREE/∑HREE值降低。定量计算显示,∑REE总升幅中有29％～45％是由围岩质量迁移引起的表观浓缩效应,而另外的55％～71％则是流体带入了REE;在绢云母千枚岩中绢云母可能是REE的主要寄主矿物相,REE主要以吸附作用的形式固着在矿物的表面或含有可交换电价的晶体结构层(四面体层和八面体层)的层面上;参与蚀变作用的热液∑LREE/∑HREE值低、Eu强正异常。流体REE的带入可能是造成蚀变围岩较原岩轻重稀土比值降低的主要因素。热液蚀变作用使岩石的Eu被还原成更易活动的Eu2+而活化迁出,导致蚀变岩的Eu负异常更显著;围岩蚀变作用 造成Sr普遍降低,Ba显著升高,而Rb含量相对稳定,这是由其主要寄主矿物相的变化特征所致;Hf、Th、U、V、Cr、Co、Nb、Mo、Ta、Zr表现为惰性,成矿元素Cu、Pb、Zn、Ag和Sn等大量带入,Y、Sc活化迁出。

1.0GPa和常温至1100 ℃条件下角闪石斜长片麻岩的V_p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。

高温高压下辉长岩的电导率实验研究

在 1 .0～2 .0GPa和 3 2 0～ 70 0℃下 ,1 2～ 1 0 5Hz的频率范围内 ,进行了辉长岩的电导率就位测量 ,并用阻抗谱分析了其微观电传导机制。结果表明 ;电导率对测量频率具有依赖性。复阻抗平面上只出现了反映颗粒内部传导机制的阻抗弧 ,在高压下这种机制起主导作用 ,该阻抗弧出现在 1 0 5～n×1 0 2 Hz(n为 1～9的正整数 )的频率范围内。以本实验所获得的电导率结果和前人的工作为依据得出辉长岩不能在中下地壳形成高导层的结论。

高温高压下微斜长石的阻抗谱实验研究

在1.0-3.0 GPa,673-973 K和10^-1-106Hz条件下,利用交流阻抗谱实验技术,首次对微斜长石[（K0.73Na0.16Ca0.09）0.98AlTi0.01Si2.99O8]电导率进行原位测量。实验结果表明：样品的复阻抗的模和相角对频率有很强的依赖性;样品电导率随着温度升高而增大,电导率的对数和温度的倒数之间关系符合Arrhenius线性关系;微斜长石电导率随着压力升高而降低,而活化焓随之增加;离子导电机制对高温高压下微斜长石的导电行为给予了合理的解释。

流动体系下黄铁矿-方铅矿原电池反应实验研究

采用三电极体系,在流动溶液下,改变溶液组分浓度和流速,对黄铁矿和方铅矿组成的原电池腐蚀电流密度和混合电位进行研究,结果表明:Na+离子对原电池反应无明显影响,Fe3+离子能明显加快原电池的腐蚀速度,并且Fe3+浓度越大腐蚀速度越快;溶液流速越大原电池腐蚀速度越快。实验结果对矿山环境污染治理有指导意义。结合混合电位理论和Butler-Volmer方程从理论上对实验结果进行了解释。

硅酸盐-磷酸盐平衡反应对S型花岗岩中P制约的实验研究

与稀有金属成矿作用密切相关的岩浆岩,包括花岗岩、伟晶岩和某些喷发岩(如流纹岩),以过铝、富含挥发分(F、P、B、H2O)为特征.富F花岗岩中存在高P和低P亚类已被揭示,Taylor [1]详细区分了高P和低P亚类的矿物学、地球化学(包括主量元素、REE以及δ18O)特征.……

高温高压和不同氧逸度控制下单晶橄榄石电导率的实验研究

在1．0-4．0GPa,1123-1473 K和控制氧逸度(Ni+NiO,Fe+Fe3O4,Fe+FeO和Mo+ MoO2等4种氧缓冲剂)的条件下,借助YJ-3000t紧装式六面顶高温高压设备和Sarltron-1260阻抗／增益-相位分析仪,就位测定了橄榄石的电导率．实验结果表明:(1)在测定的频率范围(103- 106Hz),样品的电导率对频率具有很强的依赖性;(2)随着温度(T)升高,电导率(σ)增大,lgσ与 1／T之间符合Arrhenius关系;(3)在Fe+Fe3O4氧缓冲条件下,随着压力升高,电导率降低,而活化焓和指前因子增大,并给出样品的活化能和活化体积分别为(1．25±0．08)eV和(0．105±0．025) cm3·mol-1;(4)在给定的压力和温度下,随着氧逸度增加,电导率增大,活化焓降低;(5)小极化子导电机制可为橄榄石在高温高压下的导电行为提供合理的解释．

1.5 GPa,950℃条件下块状与粉末状斜长角闪岩部分熔融实验对比

0 引言 在现有的岩石部分熔融实验中,初始样品的状态可分为两种:粉末样品及块状样品.二者各自的特点,前人已有阐述[1-3],大体上说:粉末样成分均匀,较块状样品更容易达到化学平衡;而块状样品保留了天然岩石的结构,更能真实地体现自然界岩石的熔融过程. ……

海绵钛生产中铜丝除钒废弃物的回收实验与分析

四氯化钛精制除钒是海绵钛生产中的重要工艺环节,铜丝除钒是目前应用得较多的技术之一,其产生的废弃物的处置与资源化利用是生产中亟需解决的难题。本文利用化学分析、X射线衍射分析和扫描电镜分析等手段,对铜丝除钒工艺产生的废弃物及其综合回收工艺中各种产物的化学成分、物相组成和微观形貌特征进行了分析,结果表明废弃物的主要成分是铜和钒,通过适当的工艺处理可获得电解铜、五氧化二钒等产物。

海绵钛生产中铜丝除钒废弃物的物质组成研究

矿产资源是不可再生资源,它在社会经济发展中起着重要作用.我国矿产资源利用水平不是很高,提高矿产资源利用率是目前亟待解决的问题,而工业废弃物的资源化是解决问题的重要途径之一.近些年来,不少学者,如查峰等(2007)、金建英(2004)、肖金凯(2001)、孙可伟(2000)都对我国的工业生产产生的废弃物的现状、对策与综合利用技术等从不同角度进行了探讨.本文仅对海绵钛生产中铜丝除钒工艺产生的废弃物进行分析与讨论.……

高压下华北北缘二辉麻粒岩电导率的研究

借助于YJ 3000t紧装式六面顶固体高压设备,在1.0～2.0 GPa、523～1173 K条件下,利用Agilent34401A数字电表和Solartron IS-1260阻抗-增益/相位分析仪,同时使用三种方法:交流阻抗谱法(频率范围0.05～106Hz)、单频交流法(0.1 Hz)和直流法测量了华北北缘二辉麻粒岩的电导率.结果表明:在实验的温度和压力范围内,二辉麻粒岩电导率的变化在2.66×10-5～0.056 S·m^(-1)之间,电导率对压力没有很强的依赖性;随着温度的升高,电导率增大,遵循Arrenhius关系式,其指前因子为8.95～1 7.9 S·m^(-1),活化能为0.569～0.605 eV.对比三种方法获得的电导率数据,发现阻抗谱法测量结果大于单频法测量结果,直流法测得的结果最低,但是,三种方法获得的电导率差值除两个低温点外,绝大多数都很小(Δlgσ<0.20 lg(S/m)).结合现今华北克拉通地热学参数及地壳分层结构,依据实验获得的电导率温度关系建立了电导率-深度剖面.并将其与大地电磁测深获得的地壳电性结构进行了对比,结果表明二辉麻粒岩的电导率与华北北缘的中地壳底部和下地壳底部电导率值的区域相交,再结合高温高压下二辉麻粒岩的弹性波速度剖面与地震折射剖面的对比,认为二辉麻粒岩有可能是组成华北北缘下地壳的岩石之一.

高温高压下麻粒岩电导率研究

麻粒岩是下地壳的重要组成物质,模拟其在下地壳温压条件下的电导率对于认识下地壳的电导率分布具有十分重要的意义.本文用交流法在1GPa下,373～1002K范围内研究了麻粒岩样品的复阻抗,并且对测量结果进行了阻抗谱分析.研究结果表明,复阻抗对频率具有依赖性,且随温度的升高,复阻抗的实部、虚部均变小.在实验给出的温度范围内,电导率结果符合Arrhenius关系式.当温度在373～663K范围内时,实验所获得的激化焓为0.31eV,表明样品的电导率由低能带杂质离子所控制;当温度在673～1002K范围内时,激化焓为0.67eV,此时可能为小极化子导电.将所得电导率结果与西南峨边—马边地区以及华北应县—商河地区的大地电磁结果进行了对比,发现在所模拟的下地壳温压范围内,实验室测得的电导率位于野外MT数据范围内.

层控夕卡岩及有关矿床形成过程的稀土元素行为——以安徽冬瓜山矿床为例

对安徽省冬瓜山层控夕卡岩型铜(金)矿床中穿层方向上不同蚀变程度的大理岩、顺层方向上距岩体远近不同但垂向深度相近的块状石榴子石夕卡岩及其主矿物石榴子石、不同演化阶段的石英及矿石等到的REE特征进行了系统研究。结果显示:在穿层方向上,大理岩被交代的程度愈深其稀土总量(∑REE)愈高,Eu负异常愈显著;尽管,夕卡岩全岩的REE分布模式与原岩(大理岩)相似,但前者的稀土总量(∑REE)远高于后者,且Eu异常更为显著,显然不是继承原岩的REE特征所致,而是受控于其主矿物石榴子石的REE特征,后者又由参与交代作用的岩浆热液REE所决定;热液中的REE具有缓和右倾型分布模式、LREE富集、较显著的Eu负异常等基本特征;石榴子石晶体基本承袭了热液的REE特征。REE的空间变化特征结合地层的构造特征可以揭示夕卡岩及相关矿体形成过程中流体的输运路径及输运方式。REE的研究有助于深化对层控夕卡岩及其相关矿床形成过程的认识。

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。

高温高压下角闪片麻岩的电导率研究

在1．0GPa压力、343～962K温度和0．1～10^6Hz频率的条件下，使用Solartron 1260阻抗-增益／相位分析仪对含角闪石的片麻岩从平行和垂直面理两个不同方向分别进行了电阻抗的测定，并且进一步分析了片麻岩的微观导电机制．高温高压实验结果表明：片麻岩的复阻抗对温度、频率表现出明显的依赖性．片麻岩的电导率在平行和垂直面理两个方向表现出明显的各向异性，平行面理方向的电导率远大于垂直面理方向．二者的导电机制分别在～799K和～881K发生了变化，这一变化可能与角闪石的脱水相关．片麻岩中角闪石的脱水作用可使电导率增大．低温阶段，二者的激化焓分别为0．31eV和0．56eV，高温阶段分别高达2．24eV和4．21eV．实验室模型与大地电磁测深结果的对比表明，实验结果为地球内部高导层的形成提供可能的实验证据．

高温高压下斜长角闪岩弹性、电学性质及其地质意义

在1.0 GPa、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 594km/（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。

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。

土壤中游离重金属离子的测定——唐南膜平衡法

对比了最近几十年来国内外土壤溶液中游离重金属离子浓度的测定方法,在此基础上建立了一种新的测量方法———唐南膜平衡法(DMT)。研究表明,该实验方法可以在不影响反应体系平衡的基础上同时测定多金属元素,而且彼此之间不会发生干扰。

高压水热体系中氧逸度/活度测量与控制技术的回顾与展望

高压水热体系在科学实验、工业过程和自然界中广泛存在。氧逸度/活度是高压水热体系最基本的物理化学参数之一,经常控制着体系的物质形态、性状以及过程的发生与发展,因此对高压水热体系氧逸度/活度的测量与控制具有极为重要的意义。本文首先对目前国际上流行的各种高压水热体系氧逸度/活度测量与控制技术从原理和基本特点等方面作了详细的介绍,接着对各种技术的优、缺点作了比较与评价,文末对未来高压水热科学与技术领域氧逸度/活度测量与控制技术的发展趋势作出了展望。