IDSSE OpenIR  > 深海科学研究部  > 深海极端环境模拟研究实验室
低温(<400 °C)热液实验中氧逸度缓冲和测量技术
方京
Thesis Advisor周義明研究员 ; 张忠研究员
2019-05
Degree Grantor中国科学院深海科学与工程研究所
Place of Conferral中国科学院深海科学与工程研究所1003
Degree Name理学博士
Degree Discipline海洋地质
Keyword低温热液实验 氧逸度缓冲技术 熔融毛细硅管 冷封式高压釜 定量拉曼光谱分析 含 H2包裹体
Abstract

氧逸度(oxygen fugacity) 是指研究系统中有效的氧分压,地球科学上用氧
逸度来表征地质作用和地质过程中的氧化还原条件, 氧逸度在岩浆作用、水岩反
应、热液成矿作用和沉积盆地有机质演化等过程中都起了关键的制约作用。 实验
地球化学和实验岩石学研究中一般用氧逸度缓冲技术(oxygen buffer technique)
来调控实验体系的氧逸度条件。传统的氧逸度缓冲和测量技术将贵金属氢半透膜
(Pt、 Ag-Pd 合金)制成反应腔、通过调控和测量实验体系中的氢逸度(hydrogen
fugacity)来实现对氧逸度的调控和测量。但是由于在低温(<400 °C)条件下 H2
对贵金属半透膜的扩散速率很低,传统的氧逸度缓冲技术无法有效地调控和测量
低温(<400 °C)热液实验中的氧逸度条件。 扩散系数测定实验表明即使低温(23
~ 250 °C)条件下 H2 对熔融毛细硅管(FSCC)依然有很高的扩散速率。本论文将
FSCC 制成低温(<400 °C)氢半透膜和反应腔,开发了一整套完整的低温(<400 °C)
热液实验氧逸度缓冲和测量技术。
传统高温氧逸度缓冲和测量技术适用于高于 400 °C 的实验研究工作,主要
包括氢渗透法和电化学法两大类。 氢渗透法将贵金属(Pt、 Ag-Pd 合金为氢半透
膜; Au、 Ag 为氢隔膜)制成反应腔、构建内外反应腔系统,利用高温条件下 H2
在氢半透膜两侧的扩散、通过控制和测量氢逸度来实现对氧逸度的控制和测量。
氢渗透法主要包括 Eugster 双反应腔法, Shaw 氢半透膜法, Chou 氢逸度感应法
和金属-金属氧化物固溶体法四种。电化学法利用固体电解质(如氧化锆钇陶瓷,
YSZ)构建电化学池,通过测量电势差来测量实验系统的氧化学势和氧逸度。
本论文开发的低温(<400 °C)氧逸度缓冲和测量技术基于气体加压冷封式
高压釜(CSPV)实验平台,熔融毛细硅管技术(FSCC),透视性高压反应腔(HPOC)
和拉曼定量分析技术。气体加压冷封式高压釜实验平台主要由高压釜、压力系统、
加热系统和温压显示/控制系统四个部分组成。熔融毛细硅管技术将熔融毛细硅
管两端焊缝、制成反应腔,其内可密封气体、固体和液体样品也可是真空。 透视
性高压反应腔将熔融毛细硅管一端焊缝,其内可以直接通入气体或用汞封法密封
液态和固态样品,实验样品的压力通过手动加压泵挤压水来调控。
 

Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.idsse.ac.cn/handle/183446/6829
Collection深海科学研究部_深海极端环境模拟研究实验室
研究生部
Affiliation中国科学院深海科学与工程研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
方京. 低温(<400 °C)热液实验中氧逸度缓冲和测量技术[D]. 中国科学院深海科学与工程研究所1003. 中国科学院深海科学与工程研究所,2019.
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