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盾构机主驱动用丁腈橡胶密封材料的加工、力学及耐磨性能研究

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摩擦学学报 2025年第12期44卷 1730-1738页

作者：张彩霞王廷梅陈守兵张新瑞王齐华中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州 730000

盾构机主驱动密封件是1种大型异形橡胶密封件，橡胶材料的加工性能在其精细结构成型过程中发挥着举足轻重的作用，而焦烧时间和门尼黏度是影响橡胶材料加工性能的关键因素. 针对盾构机主驱动橡胶密封件的成型工艺对丁腈橡胶(NBR)加工性... 详细信息

盾构机主驱动密封件是1种大型异形橡胶密封件，橡胶材料的加工性能在其精细结构成型过程中发挥着举足轻重的作用，而焦烧时间和门尼黏度是影响橡胶材料加工性能的关键因素. 针对盾构机主驱动橡胶密封件的成型工艺对丁腈橡胶(NBR)加工性能的要求，本研究中以松明油、癸二酸二丁酯和固体古马隆树脂为原料，合成复合增塑剂；并使用高结构炭黑和低结构炭黑并用的补强体系，对NBR密封材料进行加工性能、物理机械性能和摩擦性能的宏观调控. 结果表明：由于复合增塑剂中三组分的协同作用，当复合增塑体系中松明油的使用量为0.9 phr (parts per hundred parts of rubber，每百份橡胶中组份的重量份数)时，本研究中制备的高性能NBR密封材料，不仅满足大型盾构机用异形密封圈的成型工艺要求，混炼胶焦烧时间T10可长达168.6 s，门尼黏度值ML(1+4)可低至46.95；还是1种兼具高强度、高韧性、高耐磨、高回复性与高耐热性的自润滑橡胶密封材料，且该材料的耐磨性能已在盾构机主驱动模拟试验台中进行了验证，可以满足盾构机主驱动系统对密封有效性和寿命的需求，本研究可以为大型盾构机主驱动密封材料的设计制备提供支撑.

关键词：丁腈橡胶盾构机主驱动密封焦烧时间门尼黏度密封材料

阿拉善-华北北缘晚古生代-早中生代岩浆作用:对古亚洲洋俯冲-闭合过程的制约

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岩石学报 2025年第1期41卷 66-90页

作者：曾浩宋东方肖文交李普庆中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院新疆生态与地理研究所干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学... 详细信息

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析。锆石U-Pb定年表明这些岩体分别形成于早二叠世(283±3Ma、273±5Ma、272±5Ma)和中三叠世(238±3Ma)。早二叠世岩体以石英闪长岩和闪长玢岩为主,富集轻稀土与大离子亲石元素,亏损高场强元素Nb、Ta等,Hf同位素显著亏损(-4.0~+15.6)。它们可能是由俯冲板片流体交代地幔楔部分熔融形成的基性岩浆经分离结晶演化而成。中三叠世侵入体为花岗闪长岩,轻重稀土元素强烈分异,锆石ε_(Hf)(t)值均为正值(+5.0~+8.5),可能代表了碰撞造山阶段新生下地壳物质部分熔融的产物。在此基础之上,本文系统收集并分析了阿拉善-华北北缘地区晚古生代-早中生代岩浆岩的时空分布规律与地球化学特征,以限定其构造背景与深部动力学过程。结合前人研究成果提出:石炭纪时期,古亚洲洋向南俯冲至阿拉善-华北克拉通之下并不断向北后撤;至早二叠世,俯冲板片转变为前进式俯冲,整体处于挤压环境,发育大规模岩浆活动与弧背前陆盆地;早-中三叠世,古亚洲洋闭合,阿拉善-华北克拉通沿索伦缝合带与北侧的中亚弧增生体系发生碰撞-拼贴。

关键词：阿拉善华北北缘晚古生代-早中生代古亚洲洋俯冲-闭合

西南天山榴辉岩相脉体记录的俯冲带多期流体作用

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岩石学报 2025年第1期41卷 183-197页

作者：吕佳阳李继磊王钟瑞马智佩中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京101408

俯冲带是全球最大的物质循环系统,控制着壳幔相互作用、岛弧岩浆作用、成矿物质聚集和全球元素循环等诸多重要的地质过程。俯冲带流体作为板片向上覆地幔楔进行物质传输的重要媒介,在上述地质过程中扮演着关键角色。基于岛弧火山岩地球... 详细信息

俯冲带是全球最大的物质循环系统,控制着壳幔相互作用、岛弧岩浆作用、成矿物质聚集和全球元素循环等诸多重要的地质过程。俯冲带流体作为板片向上覆地幔楔进行物质传输的重要媒介,在上述地质过程中扮演着关键角色。基于岛弧火山岩地球化学特征、高温高压实验、相平衡模拟,以及高压-超高压变质岩的研究,我们对俯冲带流体基本特征及其地球化学行为已经有了较为深刻的认识,然而,目前对俯冲带流体作用的复杂性,如多期流体作用,还缺少深入的理解。本文对西南天山高压-超高压变质带榴辉岩中一条含石英-绿帘石-铁白云石-硫化物的高压脉开展了详细的岩石学、地球化学研究。脉体中有绿辉石、铁白云石、金红石等特征高压矿物的产出,暗示其代表的流体作用发生于高压条件下。脉体与主岩榴辉岩界线截然,之间无蚀变带/过渡带/交代晕产出,说明主岩榴辉岩与迁移流体之间没有发生显著的水-岩交换反应。脉体矿物(如绿帘石、铁白云石、黄铁矿等)的多期生长特征及其成分差异研究揭示出至少三期流体作用。前两期流体作用均发生于高压条件下,特征如下:(1)两期流体分别以两期矿物组合(Ep^(1)-Dol^(1)-Py^(1)组合以及Ep^(2)-Dol^(2)-Py^(2)组合)为代表,在第二期流体作用下,第一期流体沉淀的矿物(如Dol^(1)等)发生了明显的溶解-再沉淀作用;(2)两期流体性质均以富Ca、Si,含C_(2)、S为特征,第一期流体较第二期流体富Fe贫Mg,富Ni贫Co,富轻稀土元素(LREE);(3)两期黄铁矿的δ^(34)S值分别为-8‰和-5‰,暗示这两期流体均主要来源于俯冲沉积物,且第二期流体可能有更多俯冲洋壳或蛇纹岩脱水流体的参与;(4)两期流体作用下,碳酸盐矿物和硫化物显示出耦合共生的特点,暗示C、S在流体作用下可能具有协同演化(如溶解-迁移-沉淀)的关系。第三期流体作用以绿帘石+铁白云石反应生成方解石+绿泥石、绿帘石边部(与黄铁矿相邻处)发生成分改造为特征,流体作用发生在高压岩石折返的退变质阶段,记录了退变质流体的信息。本研究通过榴辉岩高压脉体中多期矿物生长的特征,揭示了俯冲带内多期流体作用,对深入理解俯冲带流体性质、流体来源、以及俯冲带关键挥发分元素的耦合演化信息,具有重要的科学意义。

关键词：西南天山榴辉岩高压脉体俯冲带流体多期流体作用

燕山地区北京中生代上庄辉长岩-闪长岩-花岗岩杂岩体的壳幔岩浆混合成因及意义

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岩石学报 2025年第1期41卷 31-65页

作者：李友连郭敬辉欧阳东剑王浩彭澎钱青杨进辉中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

华北克拉通北缘东部的燕山地区,在晚中生代发育了广泛的中酸性岩浆岩。但是,在这期规模巨大的岩浆活动过程中,地幔的贡献方式和程度,一直不甚明了。在燕山西段北京上庄地区,发育一套辉长岩-闪长岩-花岗岩杂岩,其中包含空间上密切共生的... 详细信息

华北克拉通北缘东部的燕山地区,在晚中生代发育了广泛的中酸性岩浆岩。但是,在这期规模巨大的岩浆活动过程中,地幔的贡献方式和程度,一直不甚明了。在燕山西段北京上庄地区,发育一套辉长岩-闪长岩-花岗岩杂岩,其中包含空间上密切共生的辉长岩、辉长闪长岩、二长闪长岩、正长岩和花岗岩5个岩相单元,完整记录了从基性到中性、酸性连续的成分变化,是壳幔相互作用的理想研究对象。本文最新的高精度离子探针原位锆石U-Pb定年结果显示,这5个岩相单元的形成时代在125.9±1.1Ma~127.2±1.1Ma之间,相差不超过2Myr。成分差异显著的5个岩相,在如此短的时间内相继侵位形成,暗示了其成因上的密切关联。上庄杂岩体5个岩相单元的主、微量元素组成和主要地球化学指标,都不同程度地表现出连续变化的趋势,进一步指示了5个岩相单元之间密切的成因演化关系。结合全岩Sr-Nd同位素组成资料,我们提出上庄杂岩体的5个岩相单元来自富集岩石圈地幔和古老下地壳两个岩浆源区,经历了两类岩浆的混合作用,以及各自的分离结晶作用,最终形成这一杂岩体。具体来说,上庄杂岩体成因特征可以概括为:(1)作为基性端元的辉长岩单元,主体岩性为辉长岩和辉长苏长岩,以及少量橄长岩,ε_(Nd)(t)集中在-10.0~-8.5,来自EM1型的富集陆下岩石圈地幔。(2)辉长闪长岩和正长岩单元具有和辉长岩单元相同的Nd同位素组成范围,是由同源岩浆经历分离结晶作用所形成。(3)辉长闪长岩单元是稍早期侵入相中面积最大的,其中发育稍晚期沿裂隙贯入的多种类型的岩脉。其中,有一组花岗质岩脉,具有最低的ε_(Nd)(t)值(-19),其两阶段Nd模式年龄为2.5Ga,代表了来源于古老下地壳部分熔融的熔体。(4)将这些花岗质岩脉作为古老下地壳组成端员,二长闪长岩单元的元素和同位素组成,正好落在其与上述岩石圈地幔组成的混合线上,具有鲜明的壳幔组分混合特征;二长闪长岩中发育丰富的暗色微粒包体,斜长石斑晶发育复杂的内部结构和成分环带,如正环带、反环带和震荡环带等,且An值变化范围大(56~2),这些证据更直接表明其形成于基性和酸性岩浆的岩浆混合作用;岩浆混合模拟结果表明,二长闪长岩可以是约20%~30%幔源基性岩浆注入到壳源花岗质熔体的产物。(5)花岗岩单元具有与二长闪长岩单元相同的Nd同位素组成,高的SiO_(2)含量(71%~76%),显著Eu负异常、低Sr、Ba含量和高Rb/Sr比值,表明其应该是二长闪长质岩浆经由长石为主的分离结晶作用形成。上庄杂岩体的上述成因特征,显示出幔源岩浆活动的主导作用,不仅为大规模地壳熔融提供热流,更有相当高比例的直接物质贡献。综合区域上晚中生代中酸性岩浆岩资料,有相当高比例的岩体,其组成特征与上庄杂岩体的中酸性部分相当;相关岩性单元不能简单地归为埃达克质岩石,其成因不是由加厚下地壳部分熔融,而可能是古老下地壳受到幔源岩浆强烈影响的产物。

关键词：燕山侵入杂岩体岩石成因岩浆混合中生代

质子入射In靶激发L系特征X射线的角分布研究

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原子与分子物理学报 2025年第2期42卷 98-104页

作者：柳钰王兴徐忠锋周贤明程锐张小安梁昌慧咸阳师范学院与中国科学院近代物理研究所联合共建离子束与光物理实验室咸阳712000 西安交通大学物理学院西安710049 中国科学院近代物理研究所兰州730000

本论文实验测量并分析了发射角以10°为间隔,125°-155°范围内,入射能量为250 keV的质子束激发In靶产生的特征L系X射线谱,根据实验测得能谱结果,综合考虑探测器的探测效率后,计算了不同探测角度下特征X射线的相对强度比L_(ι)/L_(γ1)... 详细信息

本论文实验测量并分析了发射角以10°为间隔,125°-155°范围内,入射能量为250 keV的质子束激发In靶产生的特征L系X射线谱,根据实验测得能谱结果,综合考虑探测器的探测效率后,计算了不同探测角度下特征X射线的相对强度比L_(ι)/L_(γ1);由相对强度比L_(ι)/L_(γ1)与二阶勒让德函数P_(2)(cosθ)之间的函数关系,发现特征X射线Lι在被测能量下呈各向异性发射,推得Lι特征X射线的各向异性参数β为-0.179±0.011,进而得到In靶L_(3)亚壳层的定向度A_(20)为-0.422±0.025,实验结果与理论预测一致.根据PWBA(Plane wave born approximation)模型和ECPSSR(Energy-loss coulomb-repulsion perturbed-stationary-state relativistic)模型,计算了250 keV质子入射下,In靶L亚壳层电离截面σ及Coster-Kronig跃迁矫正因子κ,在根据各向异性参数计算L_(3)亚壳层定向度的过程中考虑了Coster-Kronig跃迁的作用.分析认为本实验碰撞速度下,通过电子转移方式产生空穴的截面比直接电离小的多,所以没有对L_(3)亚壳层定向度进行电子转移因素的修正.

关键词：碰撞电离特征X射线角分布各向异性

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岩浆岩中磷灰石的地球化学特征及应用

岩石学报 2025年第1期41卷 321-338页

作者：李子木令狐苗苗孙金凤孙之晗周宝全杨进辉中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站北京101408 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029

不同类型的岩浆岩可能来源于不同源区,经历复杂的岩浆演化过程,导致岩浆成分、温度和压力等条件发生变化。磷灰石在岩浆岩中广泛发育,可以形成于不同的岩浆环境。作为富含多种地球化学指示元素(如稀土元素、锶、锰及多种挥发分),并且对... 详细信息

不同类型的岩浆岩可能来源于不同源区,经历复杂的岩浆演化过程,导致岩浆成分、温度和压力等条件发生变化。磷灰石在岩浆岩中广泛发育,可以形成于不同的岩浆环境。作为富含多种地球化学指示元素(如稀土元素、锶、锰及多种挥发分),并且对寄主岩浆环境的变化十分敏感的副矿物,近年来被广泛应用于岩浆岩和矿床成因等研究中。了解不同类型岩石中磷灰石的矿物学和地球化学特征,是深入开展相关研究的基础。本文对GEOROC数据库及其他文献报道的岩浆岩中磷灰石稀土元素数据进行了汇总整理和归纳分析,获得了不同类型岩石中磷灰石的矿物学和稀土元素组成特征。结合多元统计分析方法,深入分析不同类型岩浆岩和花岗岩中磷灰石的稀土元素变化规律。计算结果显示,不同类型岩石中磷灰石的La元素、Eu/Eu*和Yb含量之间存在明显差异,推断综合利用La含量与(Eu/Eu^(*))/Yb值特征可以有效区分形成于不同岩浆岩的磷灰石。本文的研究表明,磷灰石在示踪岩浆源区和岩石成因方面具有独特优势,综合运用磷灰石产状、共生矿物组合、微量元素及同位素组成等分析可以为岩浆岩成因研究提供全面信息。

关键词：岩浆岩花岗岩磷灰石地球化学稀土元素岩石成因

基于机器学习的不同地幔端元来源玄武岩判别及其元素地球化学特征研究

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岩石学报 2025年第1期41卷 339-350页

作者：崔岩王彦飞孟凡超刘浩毅刘展飞山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限... 详细信息

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限性。相较于同位素数据,主、微量元素数据的数量更大,实际应用前景更广阔。从数据分析的角度看,幔源岩浆岩的主微量元素有27个指标,远多于常用的Sr、Nd、Pb同位素指标,变量数目的增加可能会提高分类判断的精度,但是也会给分类带来两个问题:一是建模所需的样本数量大大增加;二是传统的二维、三维图版法不再适用。针对上述问题,本文从数据和方法两个层面入手:首先从全球共享地球化学数据库GEOROC和PetDb获取数据;然后采用机器学习方法建立判别模型,最终获得了基于元素特征的玄武岩地幔端元类型逻辑回归模型。该模型不仅具有很好的分类效果,而且有助于分析和总结来自不同地幔端元的玄武岩的元素地球化学特征。该研究对地幔不均一性的精细识别及与其相关的研究工作具有一定的促进作用。

关键词：玄武岩地幔端元划分主、微量元素地球化学数据库机器学习

生物样品中汞的电感耦合等离子体质谱分析与干扰校正方法

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岩矿测试 2025年第1期44卷 140-148页

作者：张灵火马娜陈海杰张鹏鹏胡梦颖徐进力白金峰中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000 自然资源部地球化学探测重点实验室河北廊坊065000

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)在测定生物样品中的Hg时,由于Hg元素的电离能高、电离效率低,且存在W的氧化物等多原子离子干扰,很难进行直接准确测定,加之生物样品中有机质含量高,基体复杂,也会导致分析结果产生偏差。本文通过比较标... 详细信息

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)在测定生物样品中的Hg时,由于Hg元素的电离能高、电离效率低,且存在W的氧化物等多原子离子干扰,很难进行直接准确测定,加之生物样品中有机质含量高,基体复杂,也会导致分析结果产生偏差。本文通过比较标准模式(STD)和动能歧视模式(KED)下测定Hg的质谱干扰情况,表明在STD模式下200Hg、202Hg均受到W、Re、Os、Er、Dy等元素多原子离子的干扰,而KED模式有效地降低了干扰;在KED模式下选择202Hg作为分析同位素,Er、Dy、Re、Os等对Hg的干扰可以忽略不计,而W的氧化物干扰仍难以完全消除。进而详细研究了KED模式下W对Hg测定的质谱干扰,Hg所受干扰程度与W含量呈线性相关(R2=0.9997),可利用KED模式结合数学校正法消除W的质谱干扰;优选了样品稀释倍数和内标元素,选择稀释倍数为100倍,50μg/L的Rh作为内标补偿基体效应。在此基础上建立生物样品中Hg的ICP-MS分析与干扰校正方法,检出限为1.2ng/g。采用该方法对9个标准物质中Hg含量进行测定,测定值与标准值(或参考值)一致,尤其是国家标准物质GBW10028(黄芪)、GBW10025(螺旋藻)、GBW10015a(菠菜)的准确度显著提高,相对标准偏差(n=10)为0.7%~7.0%。该方法操作简便,适用于W含量范围在0~1000ng/g,Hg含量范围在3.2~670ng/g的生物样品的测试。

关键词：生物样品汞电感耦合等离子体质谱法干扰校正

柱塞泵滑靴副Cu-Sn-Bi合金的摩擦学性能

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摩擦学学报 2025年第12期44卷 1650-1661页

作者：李振宇史小锋杨东亚王宏刚赵更锐靳伍银兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州 730050 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州 730000 中国船舶集团有限公司第七〇五研究所陕西西安 710077

采用粉末冶金工艺在钢背底上烧结了2种不同Ni含量(质量分数为0%和2%)的铜锡铋(Cu-Sn-Bi)双金属复合材料，研究了复合材料合金铜层密度、布氏硬度、微观组织和不同环境温度(25、70、100和150 ℃)下的摩擦学性能. 结果表明：Ni强化后的复... 详细信息

采用粉末冶金工艺在钢背底上烧结了2种不同Ni含量(质量分数为0%和2%)的铜锡铋(Cu-Sn-Bi)双金属复合材料，研究了复合材料合金铜层密度、布氏硬度、微观组织和不同环境温度(25、70、100和150 ℃)下的摩擦学性能. 结果表明：Ni强化后的复合材料密度和表面硬度均有所提高；合金表面孔洞减少，晶粒细化作用明显，这归因于Ni加入合金中引起的再结晶反应；拉伸断口处的小韧窝提高了合金的断裂韧性；相对于未经Ni强化的Cu-Sn-Bi，摩擦试验中含质量分数2% Ni的Cu-Sn-Bi复合材料在温度较低时有更稳定的摩擦系数和更长的摩擦寿命，这得益于强化后的合金磨痕表面形成了1种耐磨层；在温度较低时，耐磨层主要由磨痕表面的轻微塑性变形层和吸附的NiO氧化层组成；在温度较高时，耐磨层主要由磨痕表面均匀涂覆的Fe2O3和Fe2O4组成；此外，强化后的Cu-Sn-Bi合金大幅减少了在干摩擦过程中剥落的磨屑数量，使其更适合用于闭式机械设备中；Ni强化后的合金试样在缺油润滑状态下能更平稳的进入混合弹流润滑阶段.

关键词： Ni Cu-Sn-Bi双金属复合材料环境温度摩擦磨损