硅酸盐熔体的结构

<正> 硅酸盐熔体结构是了解熔体的物理、化学和热性质与结构之间关系的基础,是确定地球和类地行星的岩浆形成和演化条件所必需的资料。在火成作用中,熔体-矿物-蒸气体系的相     

岩浆不混溶作用过程中的岩浆动力学条件

岩浆不混溶作用过程中的岩浆动力学研究是岩石学研究领域中的一个空白。本文以粘性流体力学、流变学理论为基础，结合某些岩浆动力学实验结果，首次探讨了在岩浆发生不混溶作用过程中，某些岩浆的物理性质及岩浆运动的动力学约束条件，主要包括：不混溶作用产生的两液相的分离速率，球体的沉浮条件、分布特征及雷诺数的计算方法，并探讨了这些参数在研究岩浆不混溶作用过程中的地质意义。     

氟对人造花岗岩熔体密度的影响

用扫描热量计和膨胀计组合研究了含F人造花岗岩玻璃和液体的密度和热膨胀系数。4．55wt％F的加入（以F2O-1形式）使人造花岗岩液体（750℃）的密度由2．295±0．006g／cm3降至2．261±0．005g／cm3。随F2O-1的加入，液体（750℃）的膨胀系数由29．9±3．0×10－6／℃增高至53．1±1．4×10－6／℃。在人造花岗岩和F2O-1组分的基础上将密度转换成摩尔体积。750℃时这些熔体中的F2O-1的偏摩尔体积经计算是14．2±1．3cm3／mol．此值接近于硅酸盐熔体中几种组分的每个氧原子的摩尔体积。F和O具有相同的离子和共价半径，因此，假如阳离子的平衡配位数不产生附加影响的话，两个F置换一个O则可大致产生所预期的体积变化。这是从淬火熔体中得到的反对这些组成中存在Al的证据。F比B2O2能更有效地降低人造花岗质熔体的密度。本研究报道的F对密度的影响，对F2O-1在明显加速重力驱动富F岩浆体系中的晶体-熔体分异过程中对花岗质熔体粘度降低的影响是一个补充。     

硅酸盐液体和玻璃的振动谱学研究

本文描述了振动光谱在硅酸盐液体及玻璃研究中的应用，提供了K2Si2O5和K2Si4O9的最新喇曼光谱资料，讨论了相对于熔体松弛时标的振动光谱时标。基于粘度及热容的实验测定，硅酸盐体系通常被描述为“液体”或“玻璃”。它们的特征测定的时标要比振动光谱实验长得多。由于硅酸盐架状结构在一般实验室温度范围内具较长的结构松弛时间，硅酸盐“玻璃”和“熔体”对振动光谱实验总是表现出相同的无松弛响应。这是“玻璃”与“熔体”光谱十分类似的原因之一。振动光谱很容易用来研究过冷硅酸盐熔体在高于玻璃转变温度Tg的条件下在实验室时标内由于结构松弛而发生的结构变化。对于这种研究，振动光谱是其它光谱方法，包括核磁共振方法在内的一种补充。我们的有关钾二硅酸盐（K－disilicate）和钾四硅酸盐（K－tetrasilicate）玻璃及熔体的喇曼光谱新结果显示出在Tg之上由于结构松弛所发生的效应。K2Si2O5的光谱表明：Q2硅酸盐种属的浓度随温度的升高而增高。我们确定K2Si2O5中2Q3＝Q2＋Q4种属形成的焓变化约为20kjmol－1，这与以前对Na2Si2O5近似的熔体所得到的值相近．对K2Si4O9玻璃，喇曼光谱显示出不同类型结构松弛的证据。在高于Tg时，随着温度的升高，590cm－1附近的强度增大，这可以解释为熔体中三元硅氧     

西澳大利亚太古宙科马提岩中镍硫化物矿石组分变化的地球化学和流体动力学模拟

地层学、火山学、岩石学和流体动力学的研究结果表明，西澳大利亚与太古宙科马提岩有关的镍硫化物矿床是由于通道化熔岩流之下的未固结硫化物沉积物遭受热侵蚀作用而形成的。坎博尔达典型地区的地球化学和Nd同位素数据表明，矿化的熔岩通道所受的混杂都比该岩流的周边无矿部分要轻，这是由于通道内排泄速率高和得到连续不断的补给所致。这种解释对硫化物的定位模式、它们与主岩科马提岩的平衡程度和硫化物矿石的成分有以下几种含意：1）科马提岩中硫的溶解度较低，所以侵蚀沉积物中间的大多数硫化物会被熔化并在该熔岩流的底部作为一个致密层保留下来，或者作为一些不混溶的硫化物微滴混进紊乱流动的科马提岩流中；2）硫化物矿石未必与上覆科马提岩处于平衡状态，但会看到在定位和结晶初始阶段与受不同程度混染的熔岩保持了平衡；3）矿石成分会因通道而异，依赖于：（a）混染科马提岩的成分；（b）该体系的流体动力学和有效的岩浆－硫化物比（R因子）；（c）在正常的温度、fo2／fs2条件下硫化物／硅酸盐的分配系数。在紊流过程中，不混溶微滴的大小和两个不混溶层之间的界面都受到惯性力的影响。紊流引起小微滴的聚积和大微滴分裂，使微滴尺寸均化。如果微滴的平均尺寸小和（或）流动速率高，那么它们就     

在壳幔作用过程中Sr含量对岩浆岩Sr同位素组成的影响──兼论东南沿海白垩纪双峰式火山岩成因

在壳幔作用道程中，壳幔源岩浆常会发生一定程度的混合，而它们Sr含量的差异会对混合岩浆的Sr同位素组成产生重大影响。本文简要介绍壳幔源岩浆的Sr含量差异对形成大陆型等同位素组成的双峰式火山岩的制约、幔源基性岩浆岩高（87Sr／86Sr）i的可能成因、岩浆混合程度的定量汁算及壳幔相互作用的一些最新的观点与研究成果，并讨论东南沿海白垩纪等同位素组成的双峰式火山岩的成因．指出基性端员玄武岩起源于上地幔楔．其高的Sr含量和高（87Sr／86Sr）i归因于地幔源区受到了俯冲板决的深海沉积物的参与，而酸性端员流纹岩岩浆由古老变质基底部分熔融生成的初始熔体与少量（5～6％）玄武质岩浆混合而成，并由于后者Sr含量近高于前者而使混合成因的流纹岩岩浆之（87Sr／86Sr）i明显低于古老变质基底而接近于玄武岩。     

海底含矿热液流体的成因

对采自南太平洋底的绳状或枕状熔岩样品薄片所做的显微镜下观察表明，不仅在淬火熔岩中，而且在与其接触的沉积物中均发现了充气孔洞及充填绿泥石和沸石的小杏仁体，并且两者均与硫化物微滴密切相关。观察结果表明，硫化物与作为不混溶液体（或超临界流体）的一部分的硅酸盐是在岩浆期，而不是岩期后发生分离的；这一现象对了解各类深海金属矿床的成因具有重要意义。     

斑岩铜矿床中铜的岩浆来源

关于岩浆期后热液成矿的理论基础,近年来,已有较好的了解。霍兰(1972)总结了硅酸盐熔体与共存的水溶液相之间的贱金属的配置数量的研究成果,并引人注目地指出,花岗质熔体中存在着地质上有根据的数量的H_2O和溶解的氯化物离子,它们可以从“标准”的花岗质熔体中吸取足够数量的金属离子而形成规模可观的岩浆期后矿床。惠     

硅酸盐熔体结构及水-熔体反应机理

本文对铝硅酸盐熔体结构这一领域的研究成果从以下三个方面作了总结：（1）熔体结构及其物理性质：（2）水-熔体反应机理；（3）熔体结构与压力的关系。熔体结构的变化（结构松弛效应）是熔体粘度、密度、热膨胀性变化乃至粘流发生的根本原因；水与熔体的反应促使熔体粘度降低，不同的水溶解模式的建立是熔体结构研究深入的标志；压力对熔体结构的影响与温度和挥发份（如H2O、F）对它的影响大致相反，压力的增高使熔体结构产生加密效应，而温度的升高和挥发份含量的增加则使熔体发生结构松弛效应。     

CO_2流体相在紫苏花岗岩形成中的作用

紫苏花岗岩是产在麻拉岩相地体中的一种含有紫苏辉石的特殊花岗岩。与一般花岗岩相比较，它的形成条件除具有高温（750～1000℃）、中高压（（6～12）×108Pa）外，更重要的是具有贫H2O富CO2流体相的特征。紫苏花岗岩矿物中大量的贫H2O富CO2高温液态包裹体的存在肯定了这一事实。五相体系Mg2SiO4－KAlSiO4－SiO2－H2O-CO2中富SiO2部分的部分熔融实验表明，在高温条件下，（750°～1200℃），其高CO2／H2O比值的体系在低压下（＜3×108Pa）熔出的熔体成分类似于一般花岗岩成分；高压下（（8～15）×108Pa），则熔出类似紫苏花岗岩成分的熔体。该体系在富CO2流体时，当温度超过1000℃，压力大于15×108Pa也熔出类似紫苏花岗岩的熔体。     

硅酸盐熔体微结构单元的探讨

为了深入了解熔融硅酸盐的各种性质,综合前人的资料并结合自己的实验结果,对硅酸盐熔体中的微结构单元进行了探讨。熔体中包含5种不同的硅氧四面体(以Qn表示,n为四面体中的桥氧数目),不同的硅氧键中的电荷分布以及Qn在Raman谱图中的特征位移区有区别,熔态谱和玻璃态谱之间也存在差别,同组成熔体和淬冷玻璃中,同一Qn具有不同的摩尔分数、自由能和无序度,并且熔体中Q4的振动是非Raman活性的。     

碳素纤维在近岸海洋污染物磷酸盐、硅酸盐处理中的应用

对碳素纤维进行氧化改性,利用改性后的碳素纤维处理近岸污染海水,重点研究了改性碳素纤维对海水中活性磷酸盐和活性硅酸盐的吸附作用。考察了碳素纤维液相改性时间、碳素纤维投加量、活性磷酸盐初始浓度、活性硅酸盐初始浓度、吸附时间、海况、pH值等单因素对近岸海洋污染物磷酸盐、硅酸盐吸附效果的影响。研究结果表明:改性碳素纤维对硅酸盐的吸附效果较好,去除率可达70%,对活性磷酸盐的去除率为31%左右。通过正交实验确定改性碳素纤维材料修复模拟近岸海水的优化条件为:碳素纤维改性时间为1.5 h,投加量为0.01 g,硅酸盐初始浓度为3mg/L,磷酸盐初始浓度为20 mg/L,海况为3级,pH值为8,吸附时间为3 h。在此条件下,碳素纤维对磷酸盐的去除率可达31.06%,硅酸盐去除率可达70.88%。     

Striation Formation and Melt Removal in the Laser Cutting Process

The mechanisms of melt ejection and striation formation in continuous wave laser cutting of mild steel are discussed. Melt ejection from the cutting front is shown to be a cyclic phenomenon. Striation formation is strongly affected by the oscillatory characteristic of the thin liquid film on the cutting front during melt ejection, together with the oxidation and heat transfer process. Cutting speed determines whether the liquid film will rupture or generate waves on the cutting front. Theoretical explanations are given according to the instability theory of a thin liquid film in a high-velocity gas jet and the diffusion-controlled oxidation theory. Striation frequency and depth are predicted according to the above theories. Experimental investigations were carried out and the results are consistent with the calculations. The better understanding has shed light on further investigations and optimal process development.     

硅酸盐熔/流共存体系中元素分配系数研究的几个问题

随着实验地球化学的快速发展,元素在熔/流体系中的分配行为引起研究者的广泛关注。自二十世纪70年代以来,研究者对元素在硅酸盐熔/流体系中的分配行为进行了大量研究,并取得了一些重要成果。本文对近30年来国内外在该领域的研究现状进行了归纳、总结,探讨了固相组成、金属元素本身的物理化学性质、流体组分中阴、阳离子对硅酸盐熔/流体系中元素分配行为的影响,并指出了当前研究中存在的主要问题,希望对今后的实验研究起到一定的借鉴作用。     

硅在湖泊沉积物上的吸附特征及形态分布研究

以乌梁素海(WLSH)和岱海(DH)表层沉积物为吸附剂,开展了硅在沉积物上的等温吸附及形态再分布实验研究.结果表明,在低浓度梯度范围内(≤3.00 mg.L-1),硅在乌梁素海和岱海沉积物上的吸附行为均可用线性模型描述,且2个湖泊沉积物分别处于吸附硅和解吸硅的吸附/解吸反应的不同阶段;Langmuir交叉型吸附等温式、Freundlich交叉吸附等温式和Temkin交叉型吸附等温式均能较好地描述硅在2个湖泊沉积物上的吸附行为,结合沉积物自身吸持硅(NAS)和吸附/解吸平衡浓度(ESC0),阐释了2个湖泊沉积物对硅的源汇作用;以硅的形态再分布为基础,揭示沉积物中离子交换态(IEF-Si)释放硅能力,同时也不能忽视铁锰氧化物结合态(IMOF-Si)和有机物硫化物结合态(OSF-Si)的可持续释硅能力,可为探讨真实环境体系中硅的吸附/解吸机制,阐释湖泊富营养化的营养盐限制机制及营养盐耦合作用对碳循环拉动机制等提供理论依据和基础数据.     

转炉钢渣无害高效利用技术——生产钢渣熔融水泥

在转炉炼钢的过程中添加少量外加剂,调整冶炼渣的化学成分,使其接近普通硅酸盐水泥熟料的化学成分。冶炼后的液态渣经过热泼等处理即成为水泥熟料。该熟料加入5％～7％石膏经过磨细可生产出325~＃以上的钢渣熔融水泥,采用该技术既不影响炼钢的生产质量、炉龄、能耗及操作等,又使钢渣变成质量稳定的水泥熟料,这是转炉钢渣无害高效利用的新途径。     

Pulsed laser micro polishing: Surface prediction model

The objective of this work is to predict the final roughness of metal surfaces that have undergone pulsed laser micro polishing. The motivation for pulsed laser micro polishing is to reduce the surface roughness of parts whose surface texture can approach the feature size. Being able to predict the magnitude of the polishing and frequency (wavelength) content of the surface will assist in the design of optimal processing parameters with minimal experiments. Laser pulses are used to create shallow melt pools with a controlled size (e.g., depth) and duration in order to allow surface tension forces to “pull down” asperities with small radius of curvature. There is no ablation occurring in the process being modeled. The melt depth and duration are predicted with a transient, two-dimensional axisymmetric heat transfer model with temperature-dependent material properties. The surface of the melt pool is analytically modeled as oscillations of stationary capillary waves with damping resulting from the forces of surface tension and viscosity. Above a critical spatial frequency, f_cr, a significant reduction in the amplitude of the spatial Fourier components is expected. The work described in this paper extends the concept of critical frequency to a physics-based prediction methodology for predicting the spatial frequency content and surface roughness after polishing, given the features of the original surface, the material properties, and laser parameters. The proposed prediction methodology was validated using line polishing data for stainless steel 316L and area polishing results for pure nickel, Ti6Al4V, and Al-6061-T6. The predicted average surface roughnesses were within 12% of the values measured on the polished surfaces.     

纳米复合聚硅酸铝的颗粒粒度效应:Al_(13)与氧化硅的相互作用及其混凝特征

为了研究纳米复合聚硅酸铝(PASC)混凝剂的颗粒粒度效应,以实验室提纯的Al13溶液和活化水玻璃为原料,制备一系列不同粒度分布的PASC.以Al-Ferron法测定的铝水解形态表明,在该混凝剂中,Al13作为混凝优势形态具有较好的稳定性.氧化硅聚集度的测定和粒度分析结果表明,活化硅酸的加入能显著提高混凝剂的平均粒度,同时,Si/Al比(物质的量比)是影响平均粒度的主要因素.在活化硅酸不过量的前提下,Si/Al比和混凝剂的平均粒度呈正相关.混凝实验结果表明,在保证电中和能力的前提下,混凝剂的颗粒粒度越大,混凝剂的除浊能力越强.     

硅酸钾及其与锰硫配施防控水稻复合重金属污染的效果

由于不同重金属的土壤化学性质迥异,同步钝化土壤复合重金属成为土壤污染修复亟待解决的瓶颈问题. 采用土壤盆栽试验,以自然Cd、Pb、Cu、As复合污染土壤为研究材料,设置空白对照(CK)和调理剂对照(石灰石)两个对照,研究了3种硅基调理剂〔(硅酸钾、锰-硅酸钾(氯化锰10%+硅酸钾90%)、硫-硅酸钾(硫氢化钠2.5%配施+硅酸钾97.5%)〕对土壤重金属形态转化,水稻吸收Cd、Pb、Cu、As和养分元素,以及水稻生长和抗氧化胁迫反应的影响. 结果表明:3种硅基土壤调理剂的降Cd效果均显著高于调理剂对照(石灰石). 与空白对照(CK)相比,硅酸钾、锰-硅酸钾和硫-硅酸钾3种硅基调理剂糙米Cd含量分别显著(P<0.05)降低30.0%、45.5%和35.7%,糙米Pb含量分别显著(P<0.05)降低56.6%、62.6%和37.1%,其中锰-硅酸钾配施降Cd、降Pb效果最佳,但3种调理剂降Cu和降As效果不显著. 各调理剂均能促进水稻的生长、养分吸收和抗氧化能力,提高土壤pH,降低土壤可交换态Cd、Pb比例. 研究显示,硅酸钾及与锰、硫配施均能显著降低糙米中的Cd、Pb含量并促进作物生长,可用于水稻Cd、Pb复合污染防控.      

医疗垃圾焚烧飞灰的重金属浸出特性及其稳定化处理研究

通过对医疗垃圾飞灰的浸出特性和高温熔融处理实验,研究了浸出时间、液固比、pH值和颗粒尺寸对重金属浸出特性的影响以及飞灰熔融对重金属稳定化处理效果.结果表明,随着浸出时间的增加,飞灰绝大部分重金属的浸出浓度增高,浸出毒性增强;液固比(L/S)增加,大部分重金属的浸出率大大提高,其中重金属Cd的浸出率最大,在液固比为90时,飞灰中的Cd的浸出率达到70%以上;pH为中性左右的时候,医疗垃圾飞灰中的大部分重金属的浸出液浓度最低;颗粒尺寸在较大或者较小时,医疗垃圾飞灰中的大部分重金属浸出浓度较小,大部分重金属在颗粒尺寸250～900μm时,重金属的浸出浓度较高;飞灰高温熔融后,重金属的浸出毒性大大降低,说明熔融对重金属有很好的固化效果.