五大连池老黑山火山钾质玄武岩结晶动力学研究
发布时间：2021-08-02 01:58
本文模拟了五大连池地区老黑山火山钾质响质碱玄岩熔岩在不同降温速率下从1150℃冷却到700℃橄榄石的结晶动力学过程,并从晶体粒度、晶体数量和晶体形态三方面研究了晶体结晶特征与降温速率之间的关系。结果表明:（1）晶体粒度分布（CSD）显示七组不同降温速率下的晶体粒度与布居密度均呈现较好的幂率关系,且幂律指数相近,斜率范围在3.69～4.42之间,这说明了晶体粒度分布对降温速率的依赖性并不显著。（2）随着降温速率由快变慢,晶体数量总体增长。当降温速率为0.0468℃/min时,晶体数量达到峰值。随后,结晶进入以退火合并为主的晶体粗化过程,直至结晶动力学达到平衡。（3）各降温速率下晶体形态呈现出分形特征,分形维数界于1.39～1.62之间,反映了新生晶体生长的自组织临界性。不同降温速率下的晶体边界复杂程度出现较大无规波动,显示出晶体形态对降温速率的高度敏感性。当降温速率为0.1℃/min时,晶体边界形态最复杂,当降温速率变慢到0.0468℃/min后,晶体边界形态的复杂程度趋于稳定。本项动力结晶实验对于深入了解五大连池新期火山熔岩流的运动机制以及动力结晶过程有重要的科学意义。
【文章来源】：岩石学报. 2020,36(07)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
五大连池火山区地质图(据地质部地质博物馆，1979)
图4为表壳相样品18WDLC-01同步热分析仪测试结果。DSC曲线(热功率之差)先升高后降低，达到最低值后再迅速升高，达到最高峰后逐步下降，最后略有上升，出现2个高峰，1个低峰。实验中，对于较小温度间隔内发生的急剧反应(如熔化或熔融)曲线将呈现出一个尖锐、陡峭的峰形。而慢散的馒头状峰形，则是在略大温度间隔内的缓稍作用造成的(如分解或裂解)(沈兴，1995)。固体物质加热过程中，导致曲线变化的原因有:失水、变价元素氧化、挥发份逸出、非晶质矿物的重结晶以及矿物相变。由于此次实验的样品中只有橄榄石、单斜辉石、钛磁铁矿(此三者皆为不含挥发份矿物)和火山玻璃，所以可以判断，加热就快速上升，在214℃出现馒头状峰形，500℃以后趋于和缓的第1个高峰，应是火山岩初期的吸附水(<100℃)释放，随后是火山玻璃中的结构水(含其他挥发份)的逐步分解释放造成的。对应TG曲线(样品质量变化)，在此温度区间，样品不断失重，也证明了此判断。DSC曲线第2个高峰发生在1050～1257℃之间，代表样品的熔融过程，峰值为1166.3℃，平均每克样品吸收8.464J的能量。DSC曲线最低值代表放热峰，位于794.9℃，对应此处在TG曲线中显示为样品质量减少，应是熔体结构中挥发组分分解析出的结果。TG曲线先总体呈下降趋势，表明在熔融过程中，熔体组分不断析出。图3 老黑山结壳熔岩的显微岩相照片
老黑山结壳熔岩的显微岩相照片
【参考文献】：
期刊论文
[1]长白山天池火山气象站期碱流岩辉石环带混沌吸引子的发现及意义[J]. 郭文峰,刘永顺,吴才来,魏海泉,聂保锋,彭年,陈正全,雷敏. 科学通报. 2017(30)
[2]北京沿河城地区东岭台组酸性火山碎屑流的碎屑分形特征及其成因[J]. 刘永顺,冯肖兵,聂保锋,彭年,孙善平. 岩石学报. 2014(12)
[3]大麻坪地区二辉橄榄岩部分熔融实验研究[J]. 苏根利,李和平,邓鹤鸣,代立东. 矿物学报. 2012(03)
[4]五大连池老黑山火山弹和喷发柱动力学模拟[J]. 李永生,刘永顺,张招崇,聂保锋,张东阳. 现代地质. 2012(02)
[5]我国东北小古里河-科洛-五大连池-二克山火山带钾质矿物成因及地质意义[J]. 李霓,张柳毅,赵勇伟,曹园园,盘晓东. 岩石学报. 2012(04)
[6]基于多尺度分割的岩石图像矿物特征提取及分析[J]. 叶润青,牛瑞卿,张良培. 吉林大学学报(地球科学版). 2011(04)
[7]定量化火成岩结构分析与岩浆固结的动力学过程[J]. 杨宗锋,罗照华,卢欣祥. 地学前缘. 2010(01)
[8]应用Adobe Photoshop定量分析岩石结构[J]. 张学丰,蔡忠贤,胡文瑄,李林. 沉积学报. 2009(04)
[9]An experimental study of dehydration melting of phengite-bearing eclogite at 1.5―3.0 GPa[J]. LIU Qiang1,2, JIN ZhenMin1,2 & ZHANG JunFeng1,2 1 State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; 2 Faculty of Earth Sciences, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China. Chinese Science Bulletin. 2009(12)
[10]1.5～3.0 GPa压力条件下多硅白云母榴辉岩的脱水熔融实验研究[J]. 刘强,金振民,章军锋. 科学通报. 2009(10)
本文编号：3316657
【文章来源】：岩石学报. 2020,36(07)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
五大连池火山区地质图(据地质部地质博物馆，1979)
图4为表壳相样品18WDLC-01同步热分析仪测试结果。DSC曲线(热功率之差)先升高后降低，达到最低值后再迅速升高，达到最高峰后逐步下降，最后略有上升，出现2个高峰，1个低峰。实验中，对于较小温度间隔内发生的急剧反应(如熔化或熔融)曲线将呈现出一个尖锐、陡峭的峰形。而慢散的馒头状峰形，则是在略大温度间隔内的缓稍作用造成的(如分解或裂解)(沈兴，1995)。固体物质加热过程中，导致曲线变化的原因有:失水、变价元素氧化、挥发份逸出、非晶质矿物的重结晶以及矿物相变。由于此次实验的样品中只有橄榄石、单斜辉石、钛磁铁矿(此三者皆为不含挥发份矿物)和火山玻璃，所以可以判断，加热就快速上升，在214℃出现馒头状峰形，500℃以后趋于和缓的第1个高峰，应是火山岩初期的吸附水(<100℃)释放，随后是火山玻璃中的结构水(含其他挥发份)的逐步分解释放造成的。对应TG曲线(样品质量变化)，在此温度区间，样品不断失重，也证明了此判断。DSC曲线第2个高峰发生在1050～1257℃之间，代表样品的熔融过程，峰值为1166.3℃，平均每克样品吸收8.464J的能量。DSC曲线最低值代表放热峰，位于794.9℃，对应此处在TG曲线中显示为样品质量减少，应是熔体结构中挥发组分分解析出的结果。TG曲线先总体呈下降趋势，表明在熔融过程中，熔体组分不断析出。图3 老黑山结壳熔岩的显微岩相照片
老黑山结壳熔岩的显微岩相照片
【参考文献】：
期刊论文
[1]长白山天池火山气象站期碱流岩辉石环带混沌吸引子的发现及意义[J]. 郭文峰,刘永顺,吴才来,魏海泉,聂保锋,彭年,陈正全,雷敏. 科学通报. 2017(30)
[2]北京沿河城地区东岭台组酸性火山碎屑流的碎屑分形特征及其成因[J]. 刘永顺,冯肖兵,聂保锋,彭年,孙善平. 岩石学报. 2014(12)
[3]大麻坪地区二辉橄榄岩部分熔融实验研究[J]. 苏根利,李和平,邓鹤鸣,代立东. 矿物学报. 2012(03)
[4]五大连池老黑山火山弹和喷发柱动力学模拟[J]. 李永生,刘永顺,张招崇,聂保锋,张东阳. 现代地质. 2012(02)
[5]我国东北小古里河-科洛-五大连池-二克山火山带钾质矿物成因及地质意义[J]. 李霓,张柳毅,赵勇伟,曹园园,盘晓东. 岩石学报. 2012(04)
[6]基于多尺度分割的岩石图像矿物特征提取及分析[J]. 叶润青,牛瑞卿,张良培. 吉林大学学报(地球科学版). 2011(04)
[7]定量化火成岩结构分析与岩浆固结的动力学过程[J]. 杨宗锋,罗照华,卢欣祥. 地学前缘. 2010(01)
[8]应用Adobe Photoshop定量分析岩石结构[J]. 张学丰,蔡忠贤,胡文瑄,李林. 沉积学报. 2009(04)
[9]An experimental study of dehydration melting of phengite-bearing eclogite at 1.5―3.0 GPa[J]. LIU Qiang1,2, JIN ZhenMin1,2 & ZHANG JunFeng1,2 1 State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; 2 Faculty of Earth Sciences, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China. Chinese Science Bulletin. 2009(12)
[10]1.5～3.0 GPa压力条件下多硅白云母榴辉岩的脱水熔融实验研究[J]. 刘强,金振民,章军锋. 科学通报. 2009(10)
本文编号：3316657
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