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镍锗尖晶石位错域的高温蠕变实验研究

地球物理学报 2001年第5期44卷 696-703页

作者：赵永红 J.D.Lawlis S.Karato 北京大学地球物理学系北京100871 美国明尼苏达大学地质与地球物理系 mn55455

利用人工合成的多晶材料研究了镍锗尖晶石在位错域的高温蠕变性质 .多晶材料的颗粒尺寸约 8μm .单轴压缩试件为圆柱状 ,使用气体介质围压筒 .常压蠕变试验过程中 ,围压为 3 0 0MPa ,温度为 1 3 73— 1 5 2 3K ,应力在 5 5— 3 3 0MPa... 详细信息

利用人工合成的多晶材料研究了镍锗尖晶石在位错域的高温蠕变性质 .多晶材料的颗粒尺寸约 8μm .单轴压缩试件为圆柱状 ,使用气体介质围压筒 .常压蠕变试验过程中 ,围压为 3 0 0MPa ,温度为 1 3 73— 1 5 2 3K ,应力在 5 5— 3 3 0MPa范围内 .从实验结果得出了镍锗尖晶石在位错域的流动律 ,应力指数n =2 9± 0 1 ,表明流动的微观机制为位错蠕变 .与其他尖晶石进行对比可以发现一个力学同构群 ,虽然在正尖晶石和反尖晶石之间存在一定的差异 .在位错蠕变域 ,尖晶石与橄榄石归一化的强度类似 .由于尖晶石的剪切模量比橄榄石高5 0 % ,其实际强度也比橄榄石高 .将橄榄石和尖晶石的蠕变数据外推到地球内部条件时 ,由于其高应力指数 ,橄榄石则有可能比尖晶石的强度高 .

关键词：流变性镍锗尖晶石扩散蠕变实验研究多晶材料位错域

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大变形橄榄石动态重结晶的实验观测研究

岩石学报 2013年第3期29卷 967-976页

作者：赵永红 ZIMMERMAN Mark KOHLSTEDT David ZHAO YongHong 北京大学地球物理学系北京100871 美国明尼苏达大学地质与地球物理系 MN55455

本文利用高温高压大变形扭转实验,对富铁橄榄石大变形情况下的动态重结晶和颗粒尺度变化的特点进行了实验观测分析。富铁橄榄石集合体由纯铁橄榄石Fa100和圣卡罗橄榄石Fa10混合物经人工合成得到,试件的几何形状为圆柱体,直径9.6mm,高度4... 详细信息

本文利用高温高压大变形扭转实验,对富铁橄榄石大变形情况下的动态重结晶和颗粒尺度变化的特点进行了实验观测分析。富铁橄榄石集合体由纯铁橄榄石Fa100和圣卡罗橄榄石Fa10混合物经人工合成得到,试件的几何形状为圆柱体,直径9.6mm,高度4.86mm。实验在常角速率条件下进行,温度为1473K,围压为300MPa,剪应力为72～99MPa,剪应变率为1.35×10-4～3.11×10-4s-1,累积剪应变为3.98。对变形后样品的微结构进行了光学和扫描电镜的观测分析,得到橄榄石颗粒随应变增加而产生动态重结晶的具体物理图像,由EBSD观测结果给出了晶格取向随外加应变增加而产生的变化过程,利用两种统计方法得到了颗粒尺寸随应变增加而变化的过程,探讨了橄榄石动态重结晶的微观机制。与已有三轴压缩、简单剪切以及圣卡罗橄榄石的扭转变形结果进行了对比分析,同时对实验结果在地球物理方面的应用进行了讨论。

关键词：扭转大变形橄榄石动态重结晶晶格最优取向(LPO) 颗粒尺寸高温高压实验观测

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橄榄石集合体扭转大变形实验研究

岩石学报 2008年第6期24卷 1411-1416页

作者：赵永红綦超李杨 M. Zimmerman D. L. Kohlstedt 北京大学地球物理学系北京100871 美国明尼苏达大学地质与地球物理系mn55455

对(Mg_(0.5),Fe_(0.5))_2SiO_4和(Mg_(0.7)、Fe_(0.3))_2SiO_4橄榄石集合体进行了高温高压扭转大变形实验研究。试验在高精度和高分辨率 Paterson 气体介质变形试验机上进行,试验温度为1473K,围压为300MPa,应变率为10^(-4)～10^(-5)S^(-1),剪切应力为82～124MPa,剪切应变为～400%,将变形后试件沿轴向切开进行了显微结构分析,确定了不同纵截面上橄榄石的颗粒尺寸。由蠕变数据拟合出的流动律中,应力指数为与三轴压缩实验给出的应力指数吻合。利用 EBSD 方法分别对变形前后试件中橄榄石的晶格最优取向(LPO)进行了测定。在富铁橄榄石样品中观测到的最优晶格取向表明滑动属于(okl)[100]滑动系统。这个结果与 Bystricky 等人在 Fo_(90)种观测到的最优晶格取向特征是一致的。

关键词：橄榄石集合体高温高压扭转大变形晶格最优取向(LPO) 实验研究

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橄榄石集合体中与位错蠕变相伴随的粒间滑动

岩石学报 2009年第3期25卷 708-712页

作者：赵永红王中言 David L KOHLSTEDT 北京大学地球物理学系北京100871 美国明尼苏达大学地质与地球物理系 MN55455 美国明尼苏达大学化学工程与材料科学系 MN55455

为了研究橄榄岩位错蠕变过程中粒间滑动所起的作用,对经脱水干燥的橄榄石集合体试件进行了一系列的变形试验。三轴压缩蠕变试验在T=1473K、P=200和400MPa条件下使用一台高分辨率气体介质变形装置进行,每个试件在介于100～250MPa之间的... 详细信息

为了研究橄榄岩位错蠕变过程中粒间滑动所起的作用,对经脱水干燥的橄榄石集合体试件进行了一系列的变形试验。三轴压缩蠕变试验在T=1473K、P=200和400MPa条件下使用一台高分辨率气体介质变形装置进行,每个试件在介于100～250MPa之间的不同应力水平下变形,得到的应变率介于10^(-4)～10^(-6)S^(-1)之间。随着差应力的增加,得到扩散蠕变到位错蠕变的过渡,在位错蠕变域,易滑动体系在～50MPa和颗粒尺寸为15μm时伴随粒间滑动。这一粒径敏感蠕变域由应力指数3.2±0.1和粒径指数1.8±0.2来刻划。将这一流动律与其他扩散和位错蠕变结果进行对比,表明本文得出的流动律可应用于粒度小于100μm和差应力大于20MPa时的岩石流动。因此,与粒间滑动相伴的位错蠕变可能是上地幔岩石圈剪切带变形局部化的主要变形机制。

关键词：橄榄石高温高压粒间滑动位错蠕变实验研究

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富铁橄榄石的水溶性实验研究

岩石学报 2022年第4期38卷 1280-1284页

作者：杨家英张琼赵永红李杨 KOHLSTEDT David L 北京大学地球物理系北京100871 美国明尼苏达大学地球科学系 MN 55455

地幔的力学性质主要受橄榄石流变性的控制,含水对橄榄石流变性质的影响很大,而橄榄石的水溶性受到温度和铁含量的影响,因此,本文进行了不同铁含量橄榄石在不同温度下的水溶性实验研究。实验使用的样品为天然橄榄石单晶Fa_(17)和Fa_(24.7... 详细信息

地幔的力学性质主要受橄榄石流变性的控制,含水对橄榄石流变性质的影响很大,而橄榄石的水溶性受到温度和铁含量的影响,因此,本文进行了不同铁含量橄榄石在不同温度下的水溶性实验研究。实验使用的样品为天然橄榄石单晶Fa_(17)和Fa_(24.7)(Fe_(No.)=100×molar Fe/(Mg+Fe))以及人工合成的橄榄石单晶Fa_(22);橄榄石单晶的水溶性实验在300MPa围压和1273~1473K的温度条件下进行,每隔50K进行一组实验,氧逸度被控制在Ni NiO水平上。实验结束后,对橄榄石单晶沿b面进行双面研磨抛光,用电子探针分析确定橄榄石单晶成分,采用EBSD精确测量橄榄石的单晶方向,使用红外光谱仪(FTIR)的非偏振光路测试橄榄石单晶在b轴上的吸收光谱。对FTIR吸收光谱进行积分得到富铁橄榄石的水溶性实验结果:当温度由1273K升至1473K时,橄榄石单晶Fa_(17)的水溶性变化为600~1200H/10^(6) Si,橄榄石单晶Fa_(24.7)的水溶性变化为1000~1300H/10^(6) Si,人工合成的橄榄石单晶Fa_(22)的水溶性变化为500~900 H/10^(6) Si。因此,相同铁含量橄榄石单晶的水溶性随温度的增加而增加,相同温度条件下,天然形成的橄榄石的水溶性随着铁含量的增加而增加,百分之一的铁含量的增加,可以导致约百分之十的水溶性的增加。本文所研究的不同铁含量的橄榄石可以为更好地估算上地幔水溶性提供依据。

关键词：橄榄石水溶性温度铁含量

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压力对橄榄石流变性的影响

岩石学报 2003年第3期19卷 577-582页

作者：赵永红王中言 David F BRUHN David L KOHLSTEDT 北京大学地球物理学系北京100871 美国明尼苏达大学化学工程与材料科学系美国明尼苏达大学地质与地球物理系

本文给出细粒橄榄石集合体在位错蠕变域中压力效应的实验结果。对干燥、人工合成的橄榄石集合体进行了三轴压缩实验,试验在一台高分辨率的气体介质试验机上进行。典型的常载荷蠕变试验温度为1473K或1523K,围压为400MPa、200MPa、400MPa... 详细信息

本文给出细粒橄榄石集合体在位错蠕变域中压力效应的实验结果。对干燥、人工合成的橄榄石集合体进行了三轴压缩实验,试验在一台高分辨率的气体介质试验机上进行。典型的常载荷蠕变试验温度为1473K或1523K,围压为400MPa、200MPa、400MPa、200MPa。当差压力和温度给定时,试件在400MPa围压下,变形速度较200MPa围压下要慢。实验得出的细粒橄榄石集合体在位错蠕变域中的活化体积值为(23±3)×10^(-6)m^3/mol。最后,对实验结果在地幔动力学中的应用进行了讨论。

关键词：橄榄石集合体活化体积位错蠕变压力效应实验研究

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含水对富铁橄榄石流变性的影响

岩石学报 2006年第9期22卷 2381-2386页

作者：赵永红施旭 M.Zimmerman D.L.Kohlstedt 北京大学地球物理学系北京100871 美国明尼苏达大学地质与地球物理系

橄榄石是下地壳上地幔最丰富的造岩矿物,橄榄石集合体的高温高压流变性对地幔动力学过程有着很大的影响。以往对橄榄石单晶和集合体进行过的流变性实验研究,涉及了温度、压力、氧逸度、含铁量以及含水等因素的影响,本文研究了含水对富... 详细信息

橄榄石是下地壳上地幔最丰富的造岩矿物,橄榄石集合体的高温高压流变性对地幔动力学过程有着很大的影响。以往对橄榄石单晶和集合体进行过的流变性实验研究,涉及了温度、压力、氧逸度、含铁量以及含水等因素的影响,本文研究了含水对富铁橄榄石集合体流变性能的影响,首先,利用高精度 Paterson 气体介质变形装置对含水富铁橄榄石集合体(Mg_(0.9),Fe_(0.1))_2SiO_4、(Mg_(0.7),Fe_(0.3))_2SiO_4和(Mg_(0.5),Fe_(0.5))_2SiO_4进行了高温三轴压缩蠕变试验,变形试验条件为:温度1323～1473K,围压300MPa,差应力10～300MPa,应变率10^(-7)～10^(-4)s^(-1),每个试件的最大变形量为20%。利用三维非线性拟合方法对蠕变试验数据进行分析,结果表明,含水富铁橄榄石集合体的微观变形机制为扩散域和位错域,对三种铁含量,扩散域的应力指数为1。位错蠕变域中,Fo_(50)应力指教为3.8,活化能为444kJ/mol;Fo_(70)应力指数为3.7,活化能为479kJ/mol,Fo_(90)应力指数为3.6,活化能为514kJ/mol。将实验结果与不含水富铁橄榄石集合体的强度进行对比,发现含水使富铁橄榄石的强度明显下降,舍铁量相同时,含水橄榄石集合体的流变强度比干燥时小至少一个数量级。从而得到了含水对含铁量不同的橄榄石集合体粘性(强度)影响的初步试验结果。

关键词：含水富铁橄榄石粘性高温蠕变三轴压缩实验研究

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橄榄石水溶性与含铁量相关性的实验研究

岩石学报 2001年第1期17卷 123-128页

作者：赵永红 S.GINSBERG D.L.KOHLSTEDT 北京大学地球物理学系北京100871 美国明尼苏达大学地质与地球物理系

本文首次报导了含铁量不同的橄榄石单晶在不同温压条件下水溶性的试验研究结果。橄榄石单晶试件在 30 0 MPa静水压和 10 0 0℃至 130 0℃的温度条件下进行热压 ,每隔 5 0℃进行一组试验 ,氧逸度被控制在 Ni/ Ni O水平上。对热压后试件... 详细信息

本文首次报导了含铁量不同的橄榄石单晶在不同温压条件下水溶性的试验研究结果。橄榄石单晶试件在 30 0 MPa静水压和 10 0 0℃至 130 0℃的温度条件下进行热压 ,每隔 5 0℃进行一组试验 ,氧逸度被控制在 Ni/ Ni O水平上。对热压后试件的抛光无包裹体区域做了显微红外光谱分析 ,红外光束平行于试件的 [0 10 ]方向 ,最小直径为 15～ 2 5 μm。分析结果表明 ,在实验温压范围内 ,橄榄石中的水含量随铁含量的增加而增加。对于同样铁含量的橄榄石 ,则随温度的增加 ,橄榄石的水含量也增加。最后。

关键词：橄榄石水含量铁含量红外光谱分析地幔流变性电子探针包裹体试验

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铁橄榄石高温高压流变性的实验研究

岩石学报 2007年第11期23卷 2927-2932页

作者：赵永红李小凡李扬 M.Zimmerman D.L.Kohlstedt 北京大学地球物理学系地球动力学研究中心美国明尼苏达大学地质与地球物理系 MN55455USA

通过高温高压实验研究了铁橄榄石集合体的流变性。首先,利用高精度的Paterson气体介质变形装置对铁橄榄石集合体Fe_2SiO_4进行了高温三轴压缩蠕变试验。变形试验条件为:温度1273～1423K,围压300MPa,差应力10～250MPa,应变率10^(-7)～10^... 详细信息

通过高温高压实验研究了铁橄榄石集合体的流变性。首先,利用高精度的Paterson气体介质变形装置对铁橄榄石集合体Fe_2SiO_4进行了高温三轴压缩蠕变试验。变形试验条件为:温度1273～1423K,围压300MPa,差应力10～250MPa,应变率10^(-7)～10^(-4)s^(-1),试件的最大变形量不超过20%。利用三维非线性拟合方法对蠕变试验数据进行分析,得到铁橄榄石集合体的微观变形机制为扩散域和位错域,扩散域的应力指数为1左右。位错蠕变域中,干燥铁橄榄石集合体的应力指数为5.4,活化能为781kJ/mol;含水铁橄榄石集合体的应力指数为3.4,活化能为516kJ/mol。实验结果表明,含水时铁橄榄石的流变强度比干燥时小一个数量级。将实验结果与铁橄榄石单晶的强度进行对比,发现铁橄榄石集合体的流变强度比铁橄榄石单晶的强度高。从而得到了铁橄榄石集合体高温高压流变性(强度)的初步试验结果。

关键词：铁橄榄石粘性高温蠕变三轴压缩实验研究