大陆深俯冲的矿物学证据

金刚石是反映超高压变质条件的关键指示矿物, 尤其是它在榴辉岩相岩石中的产出, 证明这种岩石已经受到了大于3.3 GPa压力的超高压变质作用. 按正常的静岩压力梯度计算, 对应的深度可达120 km以上. 由于超高压榴辉岩通常是玄武质岩石随板块俯冲到地幔深度后的变质产物, 金刚石在榴辉岩中的产出证明地壳岩石通过板块俯冲进入上地幔深度, 然后又折返回到地表, 经历了一个完整的地球动力学循环......     

致密砂岩层系多尺度波耗散规律及双重分形结构模型

了解地层岩石的多尺度非均质性特征对不同频率弹性波响应的影响,对基于地震资料解释与反演地下介质属性至关重要.本文联合采用超声波实验(550 kHz)、声波测井(约10 kHz)和地震勘探(约30 Hz)手段,对鄂尔多斯盆地延长组致密岩石开展观测,估算了不同频率下致密砂岩中的纵波传播速度和衰减.超声波观测结果显示,随着围压增大,孔隙度对衰减的影响有变小的趋势,而黏土含量的影响随围压增大而增大.不同频率范围内,波速和衰减随孔隙度或黏土含量的变化趋势基本一致.测量结果中值及分布特征显示,从超声波到地震频段,纵波速度趋于下降,而衰减却有增大趋势.从超声波到声波频段,速度减小更为显著,中值减小了362 m/s;而测井速度与地震观测结果较为接近.衰减在声波和地震频率之间的差异更为明显.为解释多尺度观测数据,提出了描述孔隙介质中裂隙和黏土尺寸具有自相似分布特征的双重分形结构模型.模型预测与实验结果对比揭示了相关储层黏土包体和裂隙的分形特征.本研究可为进一步解释复杂岩石宽频带波频散和非弹性现象提供理论模型.     

关于构造作用力影响“静水压力”问题

“静水压力”,这里是指围限压力,即各向等正压应力,或球应力状态的一般概念,是地质过程中一个重要的力学因素.在地学领域,“地下某处上覆岩石的重力即是该处静水压力”似乎已成为一种观念,成为很多地学学科的基础理论内容之一.然而,从固体力学角度来看,这种观念是不严密的,特别是在中浅层地壳.     

大陆地壳多震层成因与一个新的地壳断层带模式

在不同范围温度和围压条件实验研究的基础上,重点对于围压１．５ ＧＰａ,温度２５～６５０℃、应变速率２×１０~（－６）次／ｓ条件下实验变形万成花岗岩开展了系统的力学与显微构造分析,阐述了大陆地壳岩石圈内不同条件下变形岩石及其主要组成矿物内的脆性破裂到晶质塑性显微构造组合,提出脆－韧性转变域内脆性破裂机制和晶质塑性机制同时出现、互相制约和依存．脆性破裂机制与晶质塑性机制之间的叠加与抑制作用导致岩石强度具有异常变化,并合理地解释了大陆地壳多震层的成因与中、上地壳强震发震机理．在此基础上建立了新的地壳断层带模式。     

从确定性到随机性的黏附接触理论

胶体、药物输运、细胞-病毒等体系中广泛涉及纳米颗粒与弹性固体表面之间的黏附相互作用.本文简要回顾了黏附接触理论的发展历史:已有的确定性黏附接触理论(如JKR,DMT等模型)预测,颗粒在低于临界分离拉力的作用下不会与基底分离,这一结论在颗粒特征尺寸减小到纳米尺度时不再适用.研究表明:当纳米颗粒与固体表面黏附的能量尺度接近环境热噪声的特征能量时,其界面黏附呈现出显著的尺寸效应和由此导致的随机性.基于经典的Kramers理论,建立了统计的黏附接触理论,将纳米颗粒与固体表面的黏附状态演化视为广义扩散过程,并用黏附寿命的概率分布描述黏附界面的相对强弱.两个纳米颗粒同时与弹性固体表面作用时,二者的黏附状态呈现明显的时空关联,可通过改变其中一颗粒的状态,间接调控另一颗粒的黏附寿命.     

克拉通岩石圈的生长和再造

华北克拉通岩石圈减薄研究已经成为近一个时期中国乃至世界固体地球科学研究的热点. 本文在讨论大陆地壳形成和演化的基础上, 概括了岩石圈地幔形成机制, 提出克拉通岩石圈减薄主要以两种方式发生在大陆岩石圈地幔下部, 一种是俯冲侵蚀(例如华北), 另一种是俯冲侵蚀与底垫消融相结合(例如扬子).     

赋存深度对岩石力学参数影响的实验研究

研究赋存深度对岩石物理力学参数的影响,对于认识深部岩体变形破坏规律,以及分析深部工程灾害事故机理具有十分重要的意义.通过在北京门头沟矿区大台井同一岩层进行现场取样,获得了赋存深度处于410~1010m的7个深度水平上的同一层玄武岩,将其加工成77个标准试件(其中单压21个、三轴35个、劈裂21个),借助MTS815和RMTS150岩石力学实验系统,分别进行了单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂实验,获得了玄武岩密度、单轴抗压强度、单轴抗拉强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角等基本岩石物理力学参数随赋存深度的变化规律.研究发现,统计意义上玄武岩密度、弹模、单拉强度、单压强度、黏聚力、内摩擦角随赋存深度的增大而线性增加,仅泊松比随深度增加而线性减小.另外,还简要分析了造成不同深度同一岩层物理力学参数差异的原因.     

口红的演变

现代社会,女性在出门之前擦口红完全是下意识的机械行为。而这个习惯实在是源远流长：原始时代的女性就已经开始用口红了!当时的口红是用有色黏土或者浆果汁做的。但是人们完全不知道原始时代的女性为什么要用口红,到底是为了吸引男性还是要把他们吓跑。非洲和欧洲西部发现的岩石雕刻品和洞穴岩石雕刻也证明：原始时代的女性的确是已经在用口红了!     

超高压岩石中矿物显微出溶结构研究进展、面临问题与挑战

造山带岩石中一些矿物显微出溶结构的深入研究, 不仅成为识别其赋存岩石是否经历超高压变质的标志之一, 而且在了解超高压岩石俯冲深度及其动力学演化过程等研究方面发挥着重要作用. 然而, 如何区分认定某些矿物的显微结构是“出溶结构”还是“非出溶结构”, 并准确解析这些显微结构的地质内涵是目前超高压研究亟待解决的科学难题之一. 从矿物出溶作用的基本概念出发, 依据前人关于超高压与超深地幔岩石中一些矿物出溶结构的研究成果, 本文强调应从出溶矿物精细的几何学特征以及出溶前后矿物之间化学成分是否一致两个方面的研究, 综合分析判别一些矿物的显微结构是“出溶结构”还是“非出溶结构”; 进一步强调提出解析矿物出溶结构能否作为超高压变质的标志及其指示的温压环境等地质内涵的关键, 是要加强对出溶母体矿物在高温高压条件下的晶体化学行为及其分解与变化规律的全面深入的了解; 同时提出: 把高温高压实验与天然岩石样品中的显微结构观察以及多种矿物微区分析测试手段有机结合, 深入开展对造山带岩石中发现的各种矿物的显微出溶结构的研究, 不仅对深化超高压变质作用以及大陆深俯冲研究提供重要信息和关键性的约束条件, 而且有望对陆壳深俯冲以及引发的壳幔交换作用等固体地球科学重要问题提供新认识.     

力学在地震预报中的作用

地震预报是当代自然科学中的几大难题之一。研究预报是我国杜会主义建设的需要和人民群众的迫切愿望。解决地震预报将涉及多种学科、多方面的相互关联与渗透。本文从研究地壳力学状态入手。把整个地球的地壳看成是一个薄壳弹性体来处理,研究其应力应变及应力场的变化。论证了在地壳岩石与土层中,地应力引起的位移位属于同一数量级,求解出位移位随地壳深度的变化规律;认为地壳力学状态及其应力应变场的变化,是地震预报中最直接的前兆因素。通过研制的电阻式地应力观测系统,进行连续七年观测实验,获取了大量观测资料。经计算分析证明,可测得地壳力学状态及构造应力场的参数。从而证明:地震的孕育和发生与构造应力场参数变化密切相关。通过观测实验还发现,中强地震临震前在近场观测到有低频率应力应变波动群出现,进而探讨这一特征及其机理,将有助于寻找临震预报的一种可靠途径。     

鲁东晚白垩世玄武岩中的幔源捕虏体: 对中国东部岩石圈减薄时间制约的新证据

⁴⁰Ar-³⁹Ar定年结果表明, 胶莱盆地大西庄碱性玄武岩的形成年龄为73.5±0.3 Ma. 玄武岩的ε _Nd (t)值为+7.5~+7.6, 表明原始岩浆来源于亏损的软流圈地幔, 形成深度在65~95 km之间. 该玄武岩中含有尖晶石二辉橄榄岩捕虏体, 橄榄石的Fo值为88~89, 平衡温压估算为T = 1010~1140℃, P = 2.0 GPa, 稳定深度在65 km左右. 山东晚中生代(110~125 Ma)幔源岩石的地球化学特征反映了华北地块南缘富集性质的岩石圈地幔的普遍存在, 而大西庄玄武岩的地球化学性质和幔源捕虏体的平衡温压显示, 该地区73 Ma时期的岩石圈厚度和中国东部新生代的一致, 捕虏体矿物的化学成分显示岩石圈地幔具有新生的性质, 说明中国中东部岩石圈的减薄发生在约120 ~ 73 Ma之间.     

利用紫外激光以及H2O2和HF的混合溶液对硅片进行光化学蚀刻

讨论了一种在硅片上进行无抗蚀膜光化学蚀刻的方法,使用过氧化氢和氟化氢混合水溶液作为化学媒质,分别使用193nm准分子激光和266nm四倍频固体NdYAG激光作为光源.实验结果显示,可以不需要任何抗蚀膜,直接在硅表面进行图案蚀刻.对于193nm波长,在H2O2/HF质量比为1.3时,得到最佳蚀刻深度.在29mJ·cm-2能量密度和10000个脉冲照射下,得到210nm的蚀刻深度.在相同条件下,使用H2O2与HF混合液时的蚀刻深度大约是使用H2O与HF混合液时的4倍.对于266nm波长,在H2O2/HF质量比为2时,得到最佳蚀刻深度.在12mJ·cm-2能量密度和30000个脉冲照射下,得到420nm的蚀刻深度.     

煤的固体高分辨~(13)C-NMR谱

~1H-~(13)C交叉极化和质子大功率去耦(GP)与魔角旋转(MAS)相结合,即~(13)C-CPMAS能获得许多有机固体的高分辨NMR谱。~(13)C-GPMAS在固体矿物燃料的研究中已经取得有益的结果,例如研究煤的形成过程、估计石油潜力。这证明~(13)C-GPMAS是一种有效的研究手段。     

位错理论的继承、分析、应用和发展

一位错理论与强度物理学强度物理学是固体物理学的一个分支。它所研究的范围是固体(特别指晶体)的力学性质与内部结构之间的关系。当固体受到渐渐增加的拉伸应力的作用时,它首先发生弹性形变,随后发生不可回复的或范性的形变,最后发生断裂。此外,当固体在较高温度下进行拉伸时,会发生蠕变;在循环应力的作用下,会出现疲劳现象;而在较低温度下,则主要产生变脆的现象。上述这些弹性、范性和断裂等现象是固体用作工程材料时所表现的宏观性能。研究     

利用紫外激光以及H_2O_2和HF的混合溶液对硅片进行光化学蚀刻

讨论了一种在硅片上进行无抗蚀膜光化学蚀刻的方法,使用过氧化氢和氟化氢混合水溶液作为化学媒质,分别使用１９３ｎｍ准分子激光和２６６ｎｍ四倍频固体Ｎｄ︰ＹＡＧ激光作为光源．实验结果显示,可以不需要任何抗蚀膜,直接在硅表面进行图案蚀刻．对于１９３ｎｍ波长,在Ｈ２Ｏ２／ＨＦ质量比为１．３时,得到最佳蚀刻深度．在２９ｍＪ·ｃｍ～（－２）能量密度和１００００个脉冲照射下,得到２１０ｎｍ的蚀刻深度．在相同条件下,使用Ｈ２Ｏ２与ＨＦ混合液时的蚀刻深度大约是使用Ｈ２Ｏ与ＨＦ混合液时的４倍．对于２６６ｎｍ波长,在Ｈ２Ｏ２／ＨＦ　质量比为２时,　得到最佳蚀刻深度．　在１２ｍＪ·ｃｍ～（－２）能量密度和３００００个脉冲照射下,得到４２０ｎｍ的蚀刻深度．     

La_(0.7)Sr_(0.3)Mn_(0.9)Fe_(0.1)O_3纳米固体中的压致碎化研究

在高压压制的La0 .7Sr0 .3Mn0 .9Fe0 .1O3纳米固体内部观察到了明显的压致晶粒碎化现象 .在 4 .5GPa的压力下 ,其内部的平均晶粒尺寸下降了 4 6 % .随着晶粒尺寸的下降 ,纳米固体的饱和磁化强度下降 4 0 %而矫顽力增加 35% .La0 .7Sr0 .3Mn0 .9Fe0 .1O3纳米固体的这种压致晶粒碎化现象与其晶粒内部存在的氧缺位有密切的关系 .根据这种压致晶粒碎化现象 ,我们提出了一种简便的制备具有清洁界面的块状纳米固体材料的新方法 .     

超离子晶体

不久以前,人们还认为:所有物质的存在形式只能是固体、液体、气体和等离子体四种状态。然而,最近的研究成果表明,物质能够以特殊的混合状态而存在,这种物质叫做超离子晶体。它和所有的晶体一样,不但具有机械强度和弹性,而且具有良好的传导性。所以,科学家们认为:这种晶体特别适用于蓄电池、普通电池和燃料电瓶等,以取代目前正在采用的液体电解质。     

弹性板波超材料研究进展

超材料指具有超越天然材料性能的人工材料,因其独特的物理性质及广泛的应用领域而受到人们的关注.固体中的弹性波被广泛应用于无损检测、无线通讯、无源传感等领域,具有重要的应用价值.不同于流体声波,固体中的弹性波由于存在纵波与横波的耦合及模式转换,更难以进行精确操纵,这就给超材料的应用提供了很好的舞台.本文以弹性波中极具代表性的板波作为焦点,较为系统地回顾了板波超材料的发展历史、主要研究进展及其在未来信息功能器件发展方向的潜力.     

物理化学力学——一个新的知识领域

在各种固体的各种性质中,在外力作用下抵抗破坏和变形的力学性质,如强度、塑性、弹性等,占有特殊地位。这些力学性质直接与物体的结构,与在物体中作用着的分子内聚力和热运动特性有关。固体的强度、塑性和弹性,是判断它用来作为建筑和结构材料、建筑构件、机器和机械零件的可能性的主要而又最有特征的性质。如果不是首先依靠对于材料的力学性质的     

广东雷州新生代玄武岩中石榴麻粒岩相岩石捕虏体的发现

报道了广东雷州英峰岭火山碎屑岩中首次发现的麻粒岩相岩石捕虏体,其中高压石榴麻粒岩捕虏体在我国极为罕见。石榴麻粒岩在矿物组成和矿物化学上与辉石麻粒岩有很大的区别。温压计算显示石榴麻粒岩形成于１１ ３０－１１６０℃和１．４－１．７ＧＰａ的高温压条件下,而二辉麻粒岩形成于８００℃左右和０．６５－０．８ＧＰａ的条件下。高的地温梯度指示新生代本区片于裂谷活动区。不同组成的麻粒岩是由玄武质岩浆底侵于不同深度形