地球上首次发现尖晶橄榄石

在人类已知的3000多种矿物中有为数极少的几种,它们具有重大标型意义而其发现又历经曲折,尖晶橄榄石就是其中最突出的例子.早在1931年,Goldshmidt 就指出 Mg_2GeO_4的矿物结构可以表现为橄榄石与尖晶石两种多型,在此基础上1936年 Bernal 大胆设想地幔中地震波速的迅速增大就是由橄榄石转变为密度较大的尖晶石型结构所造成.1956年 Ringwood 根据对热动力平衡体系的研究计算出1500℃时,相当于地幔中500km 深度的压力下橄榄石可转变为尖晶石型结构.1966年他本人终于完成了举世闻名的实验在175×10~8Pa 与900℃条件下实现了橄榄石—尖晶石     

东胜高岭石的铁占位

由于铁的赋存形式对高岭石晶格缺陷及其物化性能的影响,长期以来,粘土矿物学界很关心高岭石的铁占位研究.本文主要用~(57)Fe M(?)ssbauer效应研究东胜高岭石中铁的物相、价态和占位,从而深化高岭石的矿物学研究并为东胜高岭石的合理开发利用提供科学依据.1 样品与实验样品采自鄂尔多斯盆地东胜地区侏罗系砂质高岭土.用自然沉降法分选出其中小于2μm的部分.X射线粉末衍射分析表明,样品为纯高岭石.据X射线荧光分析测定,样品中全铁含量为0.73%.M(?)ssbauer效应实验在恒加速度M(?)ssbauer谱仪上进行,放射源为~(57)Co/(Pd),测量温度为300和77K,用α-Fe谱标定速度.每个谱的基线记数达10~6.为检查有无磁分裂谱线出现以     

磁场下K_4[Fe(CN)_6]·3H_2O的穆斯堡尔谱

用~57Co/Pd单线放射源,在室温下测得了K_4[Fe-(CN)_6]·3H_2O在外磁场中的M(?)ssbauer谱。实验中吸收体K_4[Fe(CN)_6]·3H_2O(A. R. 级)被置于磁场方向与r射线垂直的外磁场中。 K_4[Fe(CN)_6]·3H_2O中的Fe~(2 )处于O_h对称性的配体场中,其电子构型为t_(2g)~6e_g~0因而晶体场和价电子对电场梯度的贡献均为零,在没有外加磁场的情况下,其M(?)ssbauer谱呈单线吸收。     

细粒橄榄石晶粒对中国晚新生代橄榄玄武岩K-Ar定年的影响

分别对采自黑龙江北部科洛、莲花山和青龙山三座年轻火山的玄武岩样品进行了K_Ar定年研究 .未处理的全岩样品表面年龄分别为 (0 .0 6± 0 .0 1) ,(0 .15± 0 .0 3) ,(0 .17± 0 .0 2 ) ,(2 1.10± 0 .13)和 (2 4 .4 6± 0 .10 )Ma .样品粉碎至 80～ 10 0筛目 ,在显微镜下挑出橄榄石晶粒后 ,得到的表面年龄分别是 (0 .0 3± 0 .0 1) ,(0 .0 6± 0 .0 1) ,(0 .0 7± 0 .0 3) ,(2 .31± 0 .0 2 )和 (1.50± 0 .2 1)Ma .挑出橄榄石晶粒的玄武岩样品表面年龄下降 (年轻 )了 50 %至 94 % .纯橄榄石的表面年龄为 (6 9.8± 0 .9)Ma .实验结果表明 ,中国东部大面积分布的晚新生代含橄榄石的玄武岩在做K_Ar定年时 ,不能简单的使用全岩样品 ,必须挑出橄榄石晶粒 ,否则将导致错误的定年结果 .已出版的未挑出橄榄石的玄武岩定年结果 ,以及由那些结果得出的推理和结论 ,均应重新审查     

仿古汝瓷天青釉低温穆斯堡尔谱研究

铁是中国青瓷釉特别是汝瓷天青釉的重要着色剂。化学分析和X射线衍射不能有效地提供釉中铁的化学状态的信息。M(?)ssbauer谱能详细分析铁的化学状态。我们曾经用M(?)ssbauer谱研究了仿古汝瓷天青釉在烧制过程中发生的相变。但在室温谱中不能区分结构铁的顺磁峰和由氧化铁的超顺磁弛豫效应产生的顺磁峰。本文的目的在于研究在液氦温度下天青釉超精细相互作用参数的变化,以确定氧化铁和结构铁的化学状态。这对研究中国历代青瓷的着色机理有重要意义。实验结果表明,在4.2K时,磁有序成分的吸收峰面积增加,中央     

碱性角闪石的一种Fe~(2+)占位方式

在碱性角闪石结构中Na~+和少量Ca~(2+)占据了M4晶位,而Fe~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(3+)、Al~(3+)等可占据M1、M2和M3晶位,根据晶体结构分析Fe~(3+)和Al~(3+)等高价阳离子通常择位于M2,Fe~(2+)和Mg~(2+)可占有M1、M3以及部分M2晶位。本文运用穆斯堡尔效应,研究了白云鄂博热液蚀变成因碱性闪石中Fe~(2+)的占位方式,Fe~(2+)占位与化学成分的关系,揭示了碱性闪石中Fe~(2+)占位的结构标型特征。     

金绿宝石Al_2BeO_4的Raman散射谱

金绿宝石Al_2BeO_4具有橄榄石(MgFe)_2SiO_4结构,属正交晶系,空间群为P_(nma)-D_(2h)~(16)。由于地质学和矿物学上的兴趣,对橄榄石和Mg_2SiO_4的晶格振动性质曾进行过相当多的研究。对于金绿宝石Al_2BcO_4)晶格振动性质却研究得较少。近年来发现,Al_2BeO_4是一种很好的激光工作基质材料。用掺Cr~(3 )的Al_2BeO_4晶体制成了可调谐固体声子态激光器。这     

液氮温区182W M(o)ssbauer实验

设计制备了优良的钽-182 M(o)ssbauer源, 设计制造了新的在液氮温区进行钨-182 M(o)ssbauer效应实验的装置, 采取有效的抑制本底的措施, 进行了液氮温区的钨-182透射M(o)ssbauer实验.     

Ti_4Fe_2H原子簇的量子化学计算

TiFe是有用的贮氢材料。TiFe具有Cscl晶型。晶格中有两种八面体空隙,即Ti_4Fe_2原子簇中的和Ti_2Fe_4原子簇中的八面体空隙。有迹象表明:H原子优先进入Ti_4Fe_2原子簇中央的八面体空隙。我们用量子化学DVX_a方法计算Ti_4Fe_2和Ti_4Fe_2H原子簇的化学键结构,     

高锰钢的价电子结构及其本质特性

合金元素在固溶体中以C—Me形式呈短程有序偏聚分布的理论研究近年来取得了一定进展.这一理论已从电子探针和Mossbauer谱等实验中得到了证明.本文采用EET理论对高锰钢的价电子结构进行计算,并结合我们近期的研究结果,试图从电子层次上揭示高锰钢异常高的奥氏体稳定性、冲击韧度、加工硬化能力和抗冲击耐磨性等特性的本质原因.1 高锰钢的价电子结构高锰钢(C原子质量分数为1.2%,Mn原子质量分数为12%)奥氏体是由C原子溶入面心立方结构的γ-Fe的八面体间隙,Mn原子置换Fe原子而形成的Fe—Mn—C合金固溶体.计算表明,平均约3～4个奥氏体晶胞中含有1个C原子,2个奥氏体晶胞中含有1个Mn原子.M(?)ssbauer谱测定结果证明,高锰钢中含C奥氏体占35%,无C奥氏体占65%.电子探针分析结果证明,C,Mn原子在高锰钢奥氏体中均呈微观不均匀分布,且富C处亦富Mn,贫C处亦贫Mn.按文献[4,5]的思想和上述结果可以认为,高锰钢奥氏体是由不含C晶胞、含C晶胞和含C—Mn晶胞堆垛而成.利用余瑞璜的固体与分子经验电子理论计算得到的各类晶胞的价电子结构主要数据汇总于表1.其中C—C、Fe—Fe、Fe—Mn原子之间的最大共价电子对数n_A值均在0.0053～0.3299之间.由计算结果可见,在所有原子组合当中,C—Mn(n_A~(C—Mn=1.2078)和C—Fe~f(n_A(C—F     

含水AlPO_4凝胶高温高压条件下某些实验研究

作为耐温、抗酸物质,AlPO_4受到越来越广泛的重视。由于常压下晶态AlPO_4与SiO_2在结构上的相似性,对AlPO_4高温高压条件下的研究多以晶态AlPO_4为对象。最近,作者对晶态AlPO_4进行了较系统的实验研究,确证AlPO_4与SiO_2的相似性限制在较低的温压范围内。     

人造金刚石单晶生长碳源问题的探讨

利用线膨胀系数和弹性常数计算了金刚石和石墨在高温高压下的晶格常数, 根据固体与分子经验电子理论(EET)计算了金刚石、石墨以及它们主要晶面的价电子结构. 以程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件为判据, 分析了金刚石和石墨主要晶面之间电子密度的连续性, 发现其在一级近似条件下均不连续, 不满足金刚石晶体生长的边界条件. 分析得知, 在高温高压触媒法合成金刚石单晶生长过程中, 所需的碳源并非直接来自石墨, 从电子结构角度对金刚石单晶的生长机制进行了探讨.     

铁绿纤石中Fe~(2+)电子迁移的穆斯堡尔谱研究

绿纤石(Pumpellyite)矿物系列的结晶化学式可以一般地表示为Ca_2X_2(Y_(1-x)Z_x)Xi_3O_(10+x)(OH)_(4-x),M(2)八面体中X常被Al~(3+)占据,而M(1)八面体中的Y和Z则分别被Mg和     

地幔转换带橄榄石高压相变实验研究

橄榄石是上地幔的主要矿物之一,它的相变对于认识地幔不连续面的成因,整个地幔的物质组成和演化、地幔对流、俯冲板片深源地震等地球深部动力学问题具有重要意义.本研究使用中国地质大学地球深部研究实验室多面砧压机进行了2种成分的橄榄石(Fo100和Fo90)在压力为14.1～20GPa,温度为1400℃的相变实验研究.压力为14.8～15.6GPa时,Fo90和Fo100均转变为瓦兹利石(α);而在14.1GPa实验中,Fo90完全转变为瓦兹利石,Fo100则仍为橄榄石(α).瓦兹利石具有2种产状:破碎的粒状结构(粒度大于100μm)和微晶集合体(微晶粒度小于10μm).瓦兹利石拉曼谱图中显示722～723和917～919cm-1特征峰.随着压力升高,实验产物中出现更多的呈微晶集合体结构产出的瓦兹利石,表明实验压力离橄榄石相变边界越远,瓦兹利石成核密度越大,导致体系Gibbs自由能下降,高压相矿物颗粒生长受到抑制.但由于瓦兹利石成核活化能很小,因此实验产物中均有大量呈微晶集合体产出的瓦兹利石.实验产物的显微结构特征对解释陨石中出现瓦兹利石的产状提供高温高压实验启示.压力为19.5和20GPa时实验产物为林伍德石(γ),其中压力为19.5GPa的实验中Fo100中瓦兹利石和林伍德石共存.实验产物林伍德石为自形粒状(颗粒度为10～20μm),三联点结构发育.798和840cmμ1为林伍德石的拉曼特征峰.综合本次研究以及前人地震探测结果表明,中国东部上地幔复杂结构无法用单一的橄榄石体系相变来解释,其他矿物(如辉石-石榴石)的相变及其与橄榄石体系相变的相互影响可能导致了该地区上地幔具有复杂的结构.因此进一步开展复杂体系(如橄榄石+辉石体系)的高温高压相变实验研究,并在已有地球物理探测成果的基础上建立合理的地质-岩石学模型,对探讨中国东部地区上地幔复杂结构形成的物理机理,影响因素及其深部动力学机制具有重要意义.     

四方相LiY（Yb）F4:Yb3+/Er3+晶体颗粒的合成及上转换荧光光谱

采用水热法分别合成了四方相LiYF4:Yb3+/Er3+和LiYbF4:Yb3+/Er3+的八面体晶体颗粒,并通过XRD,SEM,荧光光谱观测等手段对其晶相、形貌及上转换荧光效应等进行了研究.结果表明,EDTA(乙二胺四乙酸)表面活性剂的引入导致了样品平均粒径和结晶度的变化及发光强度等的变化.在波长为980nm激光的激发下,观测到了源于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁的绿色上转换荧光发射、4F9/2→4I15/2跃迁的红光发射和2H9/2→4I15/2跃迁所产生的微弱紫光发射;分析了上转换发光机理和基质变化对上转换荧光性质的影响.     

纳米结构超硬块材研究进展

超硬材料作为基础性的工具材料,在工业与科学研究领域发挥着重要的作用,发展高性能超硬材料一直是科学界和产业界共同奋斗的目标.我们从共价晶体硬度的微观模型出发,系统研究了多晶共价材料的硬化机制,揭示了两种主要的硬化效应,分别为霍尔-佩奇效应和量子限域效应.随着显微组织特征尺寸的减小,多晶共价材料可持续硬化,为大幅度提高材料的硬度指明了全新的发展方向.在此基础上,提出了在金刚石和立方氮化硼两种超硬材料中形成超细纳米孪晶组织来获得超高性能的新思路.通过洋葱结构碳和氮化硼前驱体在高温高压下的马氏体相变,合成出具有超细纳米孪晶结构的金刚石和立方氮化硼块材.纳米孪晶结构同时提高了两种材料的硬度、断裂韧性和热稳定性.纳米孪晶金刚石的硬度达到200 GPa,为天然金刚石的2倍,将合成出比天然金刚石更硬材料的梦想变成了现实.纳米孪晶极硬材料的成功合成极大推动了高性能超硬材料研究,有望带来机械加工业和高压科学等领域的技术变革.     

矿物反应与氧同位素平衡——方解石-橄榄石体系的实验研究

利用矿物反应方法确定产物之间的稳定同位素分馏系数尚不多见.已知的例子是通过氧化铁橄榄石形成石英和磁铁矿,从而直接得到这两个产物矿物之间的氧同位素分馏.这个实验的结果已被后来的同位素交换反应实验数据所证实.本文报道利用白云石同透门石在680℃和5kb条件下的反应形成方解石和镁橄榄石所得到的氧同位素分馏结果.     

高铝榍石中P+Mg+F=Si+Al+OH特殊替代的高压效应

榍石是变质岩石中很常见的副矿物.在榍石中有多种常见的元素替代关系,A1和Fe~(3+)常取代八面体中的Ti,同时OH和F取代非四面体中的O.这些元素类质同像替代关系可通过公式Ti+O=(Al,Fe~(3+)+(OH,F)来表示.Smith将榍石的端元组分划分为5种:CaTiSiO_4O(氧钛榍石)、CaFe~(3+)SiO_4OH(羟铁榍石)、CaFe~(3+)SiO_4F(氟铁榍石)、CaAlSiO_4OH(羟铝榍石)和CaAlSiO_4F(氟铝榍石).其中,CaTiSiO_4O和Ca(Al,Fe~(3+))SiO_4(OH,F)之间为不连续固溶体.自然界的榍石中CaAlSiO_4(OH,F)端元组分的含量可在0%～50%之间变化.按照矿物晶格中Al含量的不同,榍石被划分为低铝榍石(X_(Al)<0.25)和高铝榍石(X_(Al)>0.25).在高压和超高压大理岩及产于其中的榴辉岩中,高铝榍石常作为一种高压和超高压矿物产出,在这些高压和超高压榍石中Al常替代八面体位置中的Ti,同时F替代非四面体位置中的O.这种耦合替代关系(Al+F=Ti+O)被认为是高压或超高压变质作用在榍石晶格中的反映,是一种具高压或超高压效应的替代关系.最近我们在产于苏鲁超高压变质带东南端的荣城杨官屯的大理岩中发现含P和Mg的高铝榍石.本文简要地描述了这种高铝榍石的产出特征和矿物化学成分,并讨论了其晶格中的元素替代关系及其高压效应.     

GaP:Fe的M(?)ssbauer效应和EPR谱研究

众所周知,GaP为宽禁带间接型半导体,是制作绿色发光二极管的主要材料之一;但在生长GaP单晶过程中很难避免杂质Fe的存在,这就使得用GaP制成的发光器件的效率难以提高。显然研究Fe在GaP中的行为,进而了解其对以GaP为基础制成的发光器件发光效率影响的机制,无疑在应用上有重要的意义。近年来对Fe及其它过渡元素在半导体中行为的研究,无论从实验或理论方面均取得重要进展;如Fe杂质在GaP中取代Ga晶位,处于由4个近邻P原子形成的正四面体中心,具有四方对称性旧,通过EPR(电子顺磁共振)谱和其它实验证实了Fe在GaP中的电荷态分别为3d~5,3d~7和3d~6。我们应用M(?)ssbauer谱和EPR谱方法,研究Fe注入GaP后,在GaP中的行为和相应的物理机制;观测了不同退火条件下注入样品表面杂质Fe超精细相互作用参数的变化,并与Fe扩散入GaP的情况相对比,取得一些有趣的结果。     

高温高压下碱性橄榄玄武岩的P波速度及其影响因素

<正> 地震波反演是认识地球深部结构的有效手段之一,尽管近年来高温高压波速就位测量的实验技术得到了发展,所能达到的压力已很高,但仍然缺乏作为反演基础的地球深部物质在高温高压条件下的波速及其影响因素的实验数据。笔者选择蛇纹石化碱性橄榄玄武岩,在2.0～5.0GPa和温度达1500℃范围内测量了P波速度,探讨了温度、压力、相变及其蛇纹石脱水对P波速度的影响,发现在熔融前存在声软化效应,并分析了声软化效应产生的机制。