- 陈伟;张珊熔;钟启发;王凯;赵伟;许金贵;范大伟;周文戈;
电气石是分布最广、储量最丰富的硼硅酸盐矿物，具有十分宽广的温度-压力稳定范围。它广泛产出于沉积岩、岩浆岩、变质岩以及热液矿床中，是成岩成矿条件的重要指示矿物。电气石的压力-体积-温度（p-V-T）状态方程是了解高温高压条件下电气石主微量元素地球化学行为和p-T稳定性的关键晶体物理基础。研究不同组分电气石的p-V-T状态方程，对精确了解电气石化学成分变化对其热稳定性、晶体结构和热状态方程参数等物理化学性质的影响，约束冷俯冲过程中壳幔物质的交换具有重要的地学意义。本文综述了前人关于电气石p-V/T-V/p-V-T状态方程的研究进展，重点讨论了组分变化对其热状态方程参数的影响，最后简略概括了目前电气石状态方程研究中存在的问题以及展望了今后的发展方向。
2025年02期 v.45 191-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 1192K]
[下载次数：94 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 苏畅;宋伟;杨光;刘永刚;
超硅石榴石作为地幔过渡带的重要组成部分，对于理解地球内部的物理化学特性和相平衡十分重要。本研究通过数值迭代方法，并结合前人已发表的实验数据，研究了在较大温度和压力范围内，超硅石榴石的单晶体积和弹性性质，尤其是包括热膨胀系数、等压热容、熵和Grüneisen参数在内的热力学性质。研究发现，随着压力的升高，超硅石榴石的热膨胀系数、等压热容、熵和Grüneisen参数与压力呈现非线性的负相关。其中，热膨胀系数、等压热容和Grüneisen参数对压力的一阶导数分别在温度达到约470、860和1050 K时达到峰值，随后逐渐降低，而压力对熵的影响则在研究的温度范围内持续增强。本研究为了解地球内部物质组成特征，特别是地幔过渡带的相变提供了重要的参考。
2025年02期 v.45 204-215页 [查看摘要][在线阅读][下载 3980K]
[下载次数：107 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 胡艳诚;叶宇;朱曦;刘丹;
矿物晶格中的振动频率从根本上决定了其自由能及诸多热力学性质。在理论计算中通常采用简谐或准简谐近似来模拟矿物在高温和高压下的热力学性质，这往往会与实际情况有所偏差，因此需要进行必要的非谐修正，主要包括内在和外在非谐修正两方面，分别源自高温热容测量和热膨胀性质。在本实验中，我们选择具有金刚石结构的单晶硅为研究对象，利用显微共聚焦拉曼光谱仪，在不同的温度（T≤1400 K）和压强（p≤14 GPa）条件下测量了Si–Si键伸缩振动基频（约520 cm~(–1)）和倍频（约960 cm~(–1)）频率。基于光谱测量结果，计算了内在非谐参数（ai），并采用莫尔斯势函数来模拟Si–Si键的非谐势能，系统分析内在和外在非谐性随温度和压强的变化规律，为非谐效应的理论计算提供可靠的模型参考和借鉴。
2025年02期 v.45 216-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 3945K]
[下载次数：130 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 刘云贵;李想;宋海鹏;钱呈;秦霏;巫翔;
透视石是具有典型六元环状结构且含有结晶水的铜硅酸盐（Cu_6[Si_6O_(18)]?6H_2O），其高压晶体化学特征可为研究矿物中的结晶水对于压强的响应机制提供重要指示。本文采用金刚石压腔装置结合同步辐射红外吸收光谱，对天然透视石单晶体开展了原位高压红外吸收光谱研究。实验结果表明，透视石红外吸收光谱指纹区600～1200 cm~(–1)波数范围内主要吸收峰的峰位随压强升高向高波数方向频移，但在大约13 GPa出现显著的不连续，而常温常压下由结晶水中O-H伸缩振动引起的3371 cm~(–1)红外吸收峰的峰位随压强升高向低波数方向频移，且该吸收峰在大约高于13 GPa时消失，取而代之在3430 cm~(–1)处出现新的由O-H伸缩振动引起的吸收峰。高压红外光谱的变化指示透视石在大约13 GPa时发生了结构相变，转变为透视石的高压相，认为透视石晶体中结晶水的结构被破坏而发生脱水反应，而生成的水分子在透视石高压相中可能以新的赋存形式分布在硅氧四面体组成的六元环孔道中。透视石大约在13 GPa时发生的脱水—再水化的相变过程为我们探究含水矿物中的结晶水在压强调制下的晶体化学演化提供了新的认识。
2025年02期 v.45 227-233页 [查看摘要][在线阅读][下载 3062K]
[下载次数：117 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 胡凯兰;秦霏;杨科;
日光榴石（Helvine, Be_3Mn_4(SiO_4)_3S)是重要的含铍日光榴石族矿物，鉴于金属铍作为关键战略资源的重要地位，对日光榴石及其同族矿物的研究具有重要意义。在以往对日光榴石的研究中，实验压力较低，更高压力下的研究还未有过，故本研究基于单晶X射线衍射、拉曼光谱和密度泛函理论计算，探究了日光榴石在300 K条件下，最高压力至24.9 GPa的高压行为和弹性振动特性。结果显示，在实验压力条件下日光榴石结构稳定，未发生相变，原位拉曼实验结果也验证了这一点。得到晶胞参数：a=b=c=8.1844(6)?，α=β=γ=90°，V=548.2(1)?~3，状态方程：V_(T0)=550.5(3)?~3,K_(T0)=121(3) GPa,K′_(T0)=4.2(3)。本研究还对天然日光榴石单晶在100～1100 cm~(–1)区域内的特征峰进行了定性描述，进一步丰富了对该矿物内部结构与振动模式的认识。
2025年02期 v.45 234-241页 [查看摘要][在线阅读][下载 1663K]
[下载次数：83 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 谭毅;陈炜珊;谭大勇;肖万生;
NaSbO_3第一性原理密度泛函理论计算，发现NaSbO_3在0～60 GPa的压力范围内存在以下相变序列：R-3→（约8 GPa）Pnma→（约45 GPa）Cmcm。高压下，NaSbO_3后钙钛矿结构各向异性压缩，相对压缩率b轴>a轴>c轴；NaO8多面体的4个Na-O2键压缩率大于另外的2个Na-O2键和2个Na-O1键的压缩率；SbO_6八面体的Sb-O键为近等性压缩率，且小于Na-O键的平均压缩率。NaSbO_3后钙钛矿结构键角的压力行为具有明显的反向性，在0～10 GPa的压力范围内，∠Sb-O1-Sb键角随着压力增加而减小，导致相邻刚性SbO_6八面体内向旋转而相互靠近；10～60 GPa区间，∠Sb-O1-Sb键角随着压力增加而增加，导致相邻刚性SbO_6八面体外向旋转而相互疏远。键角与压力的这种变化关系和焓与压力的变化关系一致，其内在的关联性可能是NaSbO_3后钙钛矿结构相变和亚稳定的真实原因。NaSbO_3后钙钛矿结构的发现及其独特的高压行为研究，为实验合成常压NaSbO_3后钙钛矿结构，及后续探讨下地幔底部D″层的非均匀体与地震波异常传播之间的关系提供有益指导。
2025年02期 v.45 242-250页 [查看摘要][在线阅读][下载 2740K]
[下载次数：180 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 管浩;马麦宁;李潇;曾欢;毕亚楠;
橄榄岩在造山带和地幔中普遍存在，橄榄岩蛇纹石化是最重要的水岩相互作用之一，对橄榄岩的弹性波速具有重要影响。本文首先综述了近十年来有关橄榄岩弹性波速的实验和理论计算研究进展，包括温压条件、矿物组成及晶体优选取向等因素对橄榄岩弹性波速的影响，然后重点分析了蛇纹石化对纯橄岩和方辉橄榄岩弹性波速的影响，包括改变岩石的矿物组成，导致其弹性波速和密度明显降低，进而造成了俯冲带低速异常；而蛇纹石化对橄榄岩各向异性的影响比较复杂，与矿物的晶体优选取向有关，并且不同矿物组成的橄榄岩弹性波速在蛇纹石化过程中存在显著差异。本文最后探讨了橄榄岩蛇纹石化对地幔楔水含量估算和俯冲带水迁移的影响。
2025年02期 v.45 251-263页 [查看摘要][在线阅读][下载 2573K]
[下载次数：26 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 臧春娟;唐红峰;赵景宇;张海涛;王明梁;
含水硅酸盐熔体交代可能是导致克拉通岩石圈地幔转变进而引起克拉通破坏的重要地质过程，现有研究缺乏对不同含水量玄武质熔体交代导致地幔岩石中矿物相及其主量元素变化的实验约束。本文在活塞圆筒压机上开展2.0 GPa/1200～1300℃条件下初始水含量（无水、5%、10%）熔体与方辉橄榄岩反应的实验研究，结果显示水含量对反应矿物组合、矿物主量元素含量有显著影响。无水条件下反应矿物组合为Opx(r)±Cpx±Grt，初始含水为5%的实验的反应矿物组合为Ol(r)+Opx(r)，初始含水为10%的实验为Ol(r)±Opx(r)±Cpx±Grt。将实验结果与华北地区中生代地幔橄榄岩数据进行对比，发现华北克拉通岩石圈在中生代改造过程中的岩石类型转变与10%初始水含量熔体反应结果一致，而矿物化学成分变化则与含水熔体交代整体范围接近，由此推测含水硅酸盐熔体交代可能是造成该地区岩石圈组成改变甚至破坏的关键。
2025年02期 v.45 264-279页 [查看摘要][在线阅读][下载 3219K]
[下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 王璐颖;林森;任青山;肖青相;
黄铁矿表面氧化机理研究一直是矿区污染环境治理领域和黄铁矿浮选过程的研究热点。本文利用多种电化学测试手段：开路电位法、电化学阻抗谱法、极化曲线法和循环伏安法等，探讨了氯化钠体系中，pH值对黄铁矿电化学氧化溶解行为的影响。试验结果表明：随着溶液pH值增大，黄铁矿表面钝化膜电阻增大，而电荷转移电阻减小，使得总电阻值在溶液pH值为7时最小，阳极极化斜率、阴极极化斜率和腐蚀电流密度均先增大后减小，在溶液pH值为7时最大。这说明溶液pH值为7时，会促进黄铁矿氧化溶解过程，此时黄铁矿溶解速率最大。随着pH增大，黄铁矿表面钝化膜增多且更致密。在酸性溶液中，钝化膜主要由单质硫组成，而在碱性溶液中，钝化膜主要由铁氢氧化物组成。
2025年02期 v.45 280-287页 [查看摘要][在线阅读][下载 1228K]
[下载次数：169 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 石羽钧;李林;
小行星的威胁古而有之，本文通过全面的介绍小行星类型、威胁预警处置等内容进行了相关学科的简单综述。直径超过140 m且最小地球轨道交点距离小于0.05天文单位的小行星被视为潜在危险小行星，对地球构成较高撞击风险。历史上已有多次小行星撞击地球的记录，揭示了对于小行星撞击风险的认识和防御措施的制定的必要性。建立完善的监测预警体系、风险评估体系和技术处置体系是有效防御的基础。当前，小行星撞击地表引发的灾害效应研究、撞击过程中的多物理场耦合效应及多灾种耦合机理成为了科研热点。未来的研究将集中在近地小行星的资源开发利用上，特别是小行星上丰富的水资源可能为太阳系探索提供支持。此外针对近地小行星的动力学特性和轨道设计研究方面需进一步实施近距离探测以获得更多详尽的数据，对其动力学演化特征的精确评估是制定有效防御措施的关键。系列高压矿物记录了小行星演化的有关信息，也为反演地球深部的重要物质组成提供了有力的手段。近地小行星的研究不仅有助于揭开太阳系的奥秘，也有助于保护地球免受潜在的撞击威胁。本文同时指出了系统化防御体系的必要性，不仅要避免小行星对地球造成的直接损害，还需考虑其对公众心理和社会稳定的影响。通过科学研究与技术进步，我们有望在未来更好地理解近地小行星的本质，同时也为地球提供更坚实的保护屏障。
2025年02期 v.45 288-310页 [查看摘要][在线阅读][下载 1195K]
[下载次数：300 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 焦向科;李玲;李佳;
在顺应离子型稀土尾矿主要化学成分和矿物组分等优势特征的基础上，以该尾矿为主要原料、NaOH溶液为激发剂、硅胶粉为增强组分制备耐热型地聚物材料。通过正交实验优化地聚物的制备条件，然后将获得的优选地聚物试样分别在400、650和900℃下煅烧。测试煅烧后试样的宏观性质（包括抗压强度、体积密度和线收缩率），通过TG-DSC、XRD、FTIR和SEM-EDS表征试样的微观结构。结果表明，在NaOH溶液浓度为10 mol/L、硅胶粉/稀土尾矿（质量比）为1/9、养护温度为85℃条件下制得地聚物的14天龄期抗压强度最高，达到22.8 MPa。该试样经650℃煅烧后，铝硅酸盐单体重构和缩聚脱水反应更充分，同时烧结使其结构致密化程度更高，从而抗压强度大幅提升。在实验设计的煅烧温度下，地聚物的三维网络分子结构未受到严重破坏，表明其热稳定性能比普通水泥基材料更优异。
2025年02期 v.45 311-320页 [查看摘要][在线阅读][下载 2638K]
[下载次数：217 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ]
- 肖军军;马正龙;邓茂春;张家琪;廖光春;吴海;简平;刘星星;陆建军;张福神;
江西省西北部宜丰地区近期发现了一系列大型-超大型锂矿床。目前，对于该地区花岗岩型和细晶岩型锂矿已经有相关的年代学和地球化学研究资料。与之相比，该地区伟晶岩型锂成矿却鲜有报道。为探讨宜丰地区含Li伟晶岩的形成时代和地球化学特征，本文对石家里、白水洞和大港矿区两种不同产状的含Li伟晶岩开展了锡石和铌钽矿族矿物LA-ICP-MS U-Pb测年以及全岩地球化学分析。测年结果表明，这些含Li伟晶岩的锡石和铌钽矿物UPb年龄集中在(139.8±1.6)～(136.0±7.2) Ma，与宜丰地区花岗岩型和细晶岩型锂矿化的时代十分接近，同属于早白垩世矿化事件。全岩地球化学数据显示，宜丰地区含Li伟晶岩明显富集稀有金属元素Li、Rb、Cs、Nb和Ta，亏损Ba、Sr、Nd、Eu以及Ti等元素，同时表现出低Nb/Ta、Zr/Hf值、稀土元素含量低以及轻重稀土比值小的特征，与区域上高分异的早白垩世白水洞似斑状/中细粒白云母花岗岩的地球化学特征非常相似。因此，本文认为宜丰地区含Li伟晶岩可能是岩浆高度分异演化的结果，与白水洞花岗岩具有紧密的成因联系。
2025年02期 v.45 321-341页 [查看摘要][在线阅读][下载 3869K]
[下载次数：437 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：15 ] - 韩泽恩;邓昌州;田振东;杨毕政;曾小慧;张兴敏;毛光周;
关键矿产资源在新兴产业中具有需求量大和不可替代的特点，是国际社会关注的焦点之一。花岗岩型稀土矿床产出大量Nb、Ta、REE等关键矿产资源，梳理该类型矿床的最新研究进展，对深入认识该类型矿床的成矿理论和未来找矿预测研究具有重要意义。本文通过总结国内外花岗岩型稀土矿床文献资料，发现该类矿床主要分布在板块内部环境，少数分布于板块边缘。该类型矿床的成矿年龄跨度较大，阜平期至喜山期均有成矿，其中印支期和燕山期成矿规模较大。该类矿床的成矿岩体常由碱性花岗岩或高演化花岗岩组成。它们的岩石地球化学通常显示A型花岗岩的特征，强亏损Ba、Sr和Eu，富集Th、U、Nb、Ta、和Zr等元素。稀土元素配分模式为典型的“海鸥型”，轻重稀土均富集，常具有四分组效应。研究认为，成矿花岗岩的岩浆源区包括地幔和下地壳两种。幔源岩浆形成于大陆裂谷、剪切带和俯冲带环境，壳源岩浆的形成则与碰撞后或弧后的拉伸环境有关。成矿流体演化包含岩浆阶段、岩浆-热液过渡阶段和热液阶段。岩浆阶段主要为云母、角闪石、斜长石和碱性长石等矿物主导的岩浆结晶分异作用。岩浆-热液阶段主要为富F流体的出溶及岩浆-热液的相互作用。热液阶段主要包括矿物的交代蚀变作用，常形成钠长石化、霓石化和硅化等。该类矿床的形成机制可归纳为岩浆熔体的结晶分异作用和热液流体的交代蚀变作用两种。而成矿模式可总结为三类：第一类为幔源玄武质岩浆经高度结晶分异演化后成矿；第二类以壳源物质为主导，下地壳部分熔融后经岩浆分异和热液交代后成矿；第三类在洋壳俯冲背景下，洋壳流体交代诱发岩石圈地幔部分熔融，幔源岩浆向上迁移经岩浆分异和热液交代成矿。
2025年02期 v.45 342-359页 [查看摘要][在线阅读][下载 4348K]
[下载次数：234 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 周汝贤;吴涛;孟中能;杨瑞东;
峨眉山玄武岩风化产物的沉积作用不仅对稀土的富集具有重要作用，其风化产物的沉积场所也是稀土矿赋存的重要位置。因此，对稀土含矿岩系沉积环境的探讨和研究具有重要的理论和现实意义。为系统分析威宁地区二叠系稀土含矿岩系沉积环境类型，本研究针对毛家坪及小箐沟两个稀土含矿岩系剖面进行了系统的沉积环境分析。区内含矿岩系从下到上可依次划分为铁质岩段、铝质岩段及碎屑岩段。位于研究区北部的毛家坪剖面含矿层除了以铝土质泥岩为主外，富含炭质的泥岩层及粉砂岩层稀土元素也较为富集。位于研究区南部的小箐沟剖面未见炭质泥岩层沉积，稀土主要赋存于中部的铝土质泥岩层。基于区域古地理背景、含矿岩系沉积构造特征以及Sr/Ba值和δCe值等沉积环境指标的分析，本文认为本区稀土含矿岩系主要沉积于湖泊相、泥炭沼泽相、三角洲平原相、河流相沉积环境中。其中，湖泊相、三角洲平原相、泥炭沼泽相沉积环境均能形成稀土含矿层，据湖泊相沉积环境分布的广泛性，认为其可能是研究区稀土矿层最重要的沉积环境类型。
2025年02期 v.45 360-372页 [查看摘要][在线阅读][下载 3910K]
[下载次数：131 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 张海衡;李晓丽;
在东昆仑地区沿着昆北断裂带分布着不连续的志留纪-泥盆纪A型花岗岩(432～376Ma),其岩浆来源、氧逸度条件、岩石成因及构造背景有待进一步研究。本文报道的卡尔却卡铜矿似斑状二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为(420.5±1.9) Ma,形成于晚志留世,地球化学特征显示其为弱过铝质钾玄岩系列花岗岩及A2型花岗岩,ε_(Hf)(t)值范围为-8.6～-5.9,两阶段Hf模型年龄(T_(DM2))范围为1432～1255Ma。锆石Ti温度为772～988℃(平均862℃),锆石具有高氧逸度特征(均值FMQ+4.1)。通过对比区域构造演化,本文A型花岗岩是在后碰撞伸展背景下,受俯冲洋壳交代的下地壳部分熔融产生。
2025年02期 v.45 373-386页 [查看摘要][在线阅读][下载 3270K]
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