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1. 黑柱石的高压相变及其压缩性研究

吴沈卉, 黄圣轩, 秦霏, 秦善

北京大学学报自然科学版 2021, 57 (6): 1079-1086. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.115

摘要（723）

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PDF（pc）（4125KB）（128）

利用金刚石压腔(DAC)和原位同步辐射X射线衍射(XRD)技术, 研究天然黑柱石单晶室温下的高压结构稳定性和压缩性, 实验最高压力为39.5 GPa。实验中观察到黑柱石在19.2 GPa 时从斜方晶系α相(空间群Pnam)转变为单斜晶系β相(空间群P2₁/a), 转变过程中晶胞体积没有明显的不连续变化。利用Birch-Murnaghan状态方程, 对黑柱石单胞体积随压力的变化关系(P-V)进行拟合, 得到α相黑柱石状态方程参数为K₀=118(4) GPa, V₀=671.9(5) A³, K₀′=6.6(7); β相黑柱石初始相变压力P_r=19.2 GPa, 状态方程参数为K_r=157(3) GPa, V_r=599.3(6) A³, K_r′=4 (固定)。此外, 确定了α相和β相黑柱石的轴压缩系数, 并从化学组成和晶体结构压缩性各向异性的角度讨论相变机理。

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2. 无机水合盐中水的状态与相变潜热的关系

展佳, 秦善, 高静

北京大学学报（自然科学版） 2018, 54 (1): 80-86. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2017.070

摘要（1266）

HTML （13）

PDF（pc）（1287KB）（811）

选择3种典型的样品CuSO₄·5H₂O (胆矾)、Na₂HPO₄·12H₂O和Na₂SO₄·10H₂O (芒硝)进行测试, 利用热重?差式扫描量热(TG-DSC)同步测试仪检测样品的热效应, 并通过拉曼光谱进行结构分析。结果表明, 对于在相变点以脱结晶水为主的相变材料, 水在晶体中的状态不同, 会使相变材料在脱水过程中产生不同的热效应, 直接影响相变潜热的大小, 但并非所有无机水合盐的相变潜热都随着结晶水数目增多而增大。大部分无机水合盐所带结晶水数目越少, 每摩尔水的平均潜热越高。通过对在相变点脱去部分结晶水的Na₂HPO₄·12H₂O与在相变点脱去全部结晶水的Na₂SO₄·10H₂O的对比研究认为, 对于前人关于无机水合盐的潜热大小与结晶水数目之间普遍存在定量关系这一结论是否具有普适性还有待进一步研究。

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3. 碳酸盐岩H₂S 平衡体系原位溶蚀模拟实验及其地质意义

张单明;秦善;刘波;巫翔;张学丰;刘建强;田永净

北京大学学报（自然科学版） 2015, 51 (4): 745-754. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2014.180

摘要（845）

PDF（pc）（1380KB）（439）

利用自主组装的水热金刚石压腔设备, 结合激光拉曼光谱, 原位连续观察封闭条件下碳酸盐岩与H2S 溶液反应的升温(室温→230℃)和降温(230℃→室温)过程。实验结果表明, 从室温升温至140℃, 碳酸盐岩矿物大量沉淀, 继续升温至230℃, 沉淀较少。随着温度、压力的升高, 碳酸盐岩整体趋于沉淀, 且白云石比方解石、白云岩比灰岩更稳定。随着温度、压力的降低, 碳酸盐岩少量溶蚀。根据实验结果推测, 在深部封闭条件下, 随着埋深增加, 碳酸盐岩整体趋于胶结, 原始孔隙度较好的储层经过快速封闭埋藏及缓慢抬升, 有利于形成优质储层。断裂、岩浆热液等活动可能打破封闭体系, 其改造作用需进一步研究。

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4. 基于模拟实验的原位观察对碳酸盐岩深部溶蚀的再认识

杨云坤,刘波,秦善,罗平,张单明,周明辉,石开波,田永净

北京大学学报（自然科学版）

摘要（702）

PDF（pc）（1161KB）（667）

结合川东北地区古地温梯度, 利用金刚石压腔(DAC)技术, 针对碳酸盐岩设计了一套全新的随埋深增加的水-岩作用模拟实验。模拟实验结果表明, 随着地层温度、压力升高, 灰岩表现为明显的胶结(沉淀), 白云岩在高温高压的酸性地层流体条件下不比灰岩更易溶蚀, 说明在封闭-半封闭的埋藏过程中碳酸盐岩不存在大范围的“溶蚀窗”。实验结果可能导致对碳酸盐岩深部储层发育机理的重新认识。

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5. 碳酸盐矿物随埋深增加的溶蚀响应机制及其储层意义

杨云坤,刘波,秦善,罗平,高计县,赫云兰,张学丰

北京大学学报（自然科学版）

摘要（625）

PDF（pc）（611KB）（533）

以化学热力学为基础, 利用数值模拟方法, 研究不同埋深情况下碳酸盐矿物方解石(CaCO₃)和白云石(CaMg(CO₃)₂)在含CO₂流体及含H₂S流体中的溶蚀响应机制。模拟结果表明, 在流体系统不发生改变的前提下, 随着埋深的增加, 相同条件下方解石的溶蚀量始终大于白云石。同时, 除温度、压力、酸性气体分压、流体成分之外, 封闭在溶蚀体系中的气体总量是影响碳酸盐矿物溶蚀的另一重要因素。当封闭气体总量相对较高时, 随着深度的增加, 这两种矿物的溶蚀量表现为先增大后减少, 此时白云石中溶蚀孔隙比方解石更为发育; 当气体总量较低时, 两种矿物的溶蚀量曲线单调性减少。

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6. 京津晋冀寒武系第三统鲕粒灰岩特征及其环境意义

赵鹏,刘波,秦善

北京大学学报（自然科学版）

摘要（864）

PDF（pc）（4134KB）（483）

京津晋冀地区是华北板块的主体, 该区寒武系第三统以鲕粒灰岩的广泛发育为特点。通过野外露头剖面和室内薄片观察, 对研究区鲕粒灰岩空间展布和鲕粒类型进行了详细研究。鲕粒灰岩从东到西出现的层位逐渐抬高, 具有明显的穿时性。大型鲕滩呈向西凸出的弧形带状分布, 鲕滩带主体由同心鲕鲕粒灰岩组成, 鲕滩带西侧鲕粒灰岩厚度迅速减小, 鲕粒以放射鲕居多, 鲕滩带东侧鲕粒灰岩厚度逐渐减小, 鲕粒以同心鲕占绝对优势。寒武纪第三世海侵方向是由东向西, 在研究区中部发育内缓坡的鲕粒滩环境, 西部为滩后潮坪环境, 东部为开阔海环境。

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7. 白云石化机理与白云岩成因问题研究

赫云兰,刘波,秦善

北京大学学报（自然科学版）

摘要（781）

通过统计大量白云岩成因的例子, 追溯其离子来源, 得出: 地质环境中白云石化所需Mg²⁺主要来源于成岩流体、岩浆岩及其他固体矿物和生物, 这些Mg经特定的流体动力学机制交代方解石中的Ca²⁺使之转化为白云石。根据Mg²⁺来源和流体动力学机制, 目前较成熟的白云石化成因模式主要有蒸发模式( 萨布哈模式)、渗透回流模式、混合水模式、海水模式、埋藏模式以及热液成因模式。根据不同的埋藏条件, 可将白云石化分为3 类: 浅层白云石化(<1000 m)、中深层白云石化( 1000 ～2000 m) 和深层白云石化(> 2000 m)。

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8. 川东北二叠系-三叠系白云岩成因研究

张婷婷,刘波,秦善

北京大学学报（自然科学版）

摘要（681）

通过对川东北二叠系-三叠系白云岩岩石学和地球化学特征分析，表明研究区内白云岩按沉积相及相应的岩石结构特征主要分为3类：礁白云岩、颗粒白云岩和泥晶-微晶白云岩（含膏云岩）。礁白云岩具有典型的混合带白云石化特点，受海平面频繁变化影响；颗粒白云岩的形成与混合水白云石化作用和深埋藏成岩作用有关；准同生白云石化或卤水回流渗透白云石化是泥晶-微晶白云岩（含膏云岩）的形成机制。

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9. 三维晶体形态绘制软件——xPlane

刘钊,秦善

北京大学学报（自然科学版）

摘要（993）

xPlane是基于VB编写的绘制三维晶体形态及其投影的计算机软件。对软件的几何原理、算法以及数据的输入和输出进行了简单介绍。在表现晶体的立体形态时，仅要求输入点群、晶胞参数和单形符号，就可以显示晶体单形和聚形的立体形态及其吴氏网投影，并可以实时旋转，也支持多种格式的输出。xPlane可作为模拟、分析和研究晶体形态的辅助工具以及用于晶体学课程的教学演示。

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10. 孔道结构矿物及其晶体结构特征

刘迎新,秦善,刘瑞,鲁安怀

北京大学学报（自然科学版）

摘要（804）

给出了孔道结构的定义。重点介绍了包括钠沸石、浊沸石、钙十字沸石、菱沸石、丝光沸石、坡缕石、海泡石、绿柱石、异极矿、软锰矿、拉锰矿、锰钾矿、硬锰矿、钙锰矿、水锰矿、黄磷铁矿、磷钠铍石和磷灰石等在内的硅酸盐类、锰的氧化物和氢氧化物类，以及磷酸盐类等具有孔道结构的天然矿物和它们的结构特征。简要论述了具有孔道结构的矿物在环境修复和治理中有广泛应用的吸附效应、孔道效应和催化效应，认为具有孔道结构的矿物在未来的环境属性开发、化学和生物改性以及合成孔道矿物方面会有很好的应用前景。

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11. Ca_1-xSr_xTiO₃(0≤x≤1)体系粉晶X射线研究

秦善,鲁安怀,巫翔

北京大学学报（自然科学版）

摘要（705）

利用粉晶X射线在室温下对CaTiO₃-SrTiO₃体系中钙钛矿型化合物进行了系统测量和结构精化。随着Sr含量的增加，Ca_1-xSr_xTiO₃(0≤x≤1)从斜方晶系的Pbnm结构依次转变为斜方Bmmb, 四方I4/mcm和等轴Pm3m结构。其相转变边界依次为：Pbnm-Bmmb x=0.45(5)，Bmmb-I4/mcm x=0.65(5)和I4/mcm-Pm3m x=0.92(2)。

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12. 中国矽卡岩型金矿的成矿时间、空间、地球动力学背景和成矿模式

陈衍景, 秦善, 李欣

北京大学学报（自然科学版）

摘要（1128）

矽卡岩型金矿床是我国最主要的金矿类型之一，目前已确定至少14个矿床为大型，24个为中型，占我国黄金总储量的15%。中国矽卡岩型金矿床的成矿时间与其所在地区最晚的碰撞造山作用时间吻合，就位于碰撞造山作用的晚期；中国矽卡岩型金矿床分布在碰撞造山带、断裂岩浆带和陆缘活动带，它们都经历了强烈的显生宙碰撞造山作用；成矿地球动力学背景为碰撞造山作用的挤压-伸展转变期。无论是中国矽卡岩型金矿床的地质地球化学特征，还是含矿岩体的地质地球化学特征，都与碰撞造山成矿模式完全吻合，证明碰撞造山成矿模式是中国绝大多数矽卡岩型金矿床的成矿模式。

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13. 中国墨铜矿的穆斯堡尔谱特征

秦善, 曹正民, 陈衍景

北京大学学报（自然科学版）

摘要（743）

在墨铜矿的结构中，Fe离子可占据硫化物层中四面体和氢氧化物层的八面体两种配位位置。穆斯堡尔谱结果表明：高自旋的Fe²⁺占据四次配位位置，同质异能位移为0.42～0.48mm·s^-1;四极分裂为0.81～1.28mm·s^-1；低自旋的Fe³⁺占据六次配位位置，同质异能位移为0.32～0.36 mm·s^-1、四极分裂为0.44～0.59 mm·s^-1。

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14. 乐家湾锑矿床矿化蚀变作用及矿床成因

秦善,王濮

北京大学学报（自然科学版）

摘要（639）

乐家湾锑矿是粤北锑矿带上的典型矿床。围岩蚀变具有很好的分带性，从矿体向围岩依次为锑矿化带、硅化蚀变带和黄铁矿化蚀变带，蚀变前后每100cm3中的组分置换可达203.38g。通过成矿作用过程、稳定同位素和包裹体的研究分析，作者认为乐家湾锑矿床属层控-低温热液叠加成因。

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15. 河北涞源墨铜矿透射电镜研究

王启明, 曹正民, 秦善

北京大学学报（自然科学版）

摘要（696）

墨铜矿的结构属三方晶系，为典型的异类矿物结构基元层间层矿物^[1]。结构以硫化物层（Cu，Fe）S和似水镁石层(Mg，Fe)(OH)₂呈规则交互而构成。这种共价键和离子键共存、亲硫元素与亲氧元素在一起的现象是不多见的。这不同于层状硅酸盐中出现的间层（均为同类的硅酸盐）。过去的研究^[2]认为硫化物层和似水镁石层由于结构失配而产生超晶胞，超晶胞大小为ａ和ｃ轴方向失配度的公度因子。我们利用高分辨电子显微镜研究墨铜矿的结果表明，它是具有织构性质的矿物，沿ｃ轴方向间层规则交互出现，产生1.14nm的衍射点，而沿a轴的层方向出现弧形弥散线，且硫化物层和似水镁石层有各自独立的弥散线，不构成超晶胞。墨铜矿是由黄铁铜或黄铜矿蚀变而成，黄铁矿或黄铜矿首先形成10nm大小的超微晶，再与蛇纹石反应，蛇纹石去硅而将(Mg, Fe)(OH)₂层与硫化物层规则间层而造成了墨铜矿的结构。

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16. 菱铁矿热处理后的异常等温剩磁与逆向磁化

刘皇风,周姚秀,董金明,秦善

北京大学学报（自然科学版）

摘要（1098）

菱铁矿经过适当温度热处理后的异常等温剩磁（IRM）曲线的全部形态与初始剩磁态的3个集合相对应。根据IRM曲线存在负微商线段这一事实，提出有逆磁相存在，并用正常磁相和逆磁相的耦合来解释这种异常等温剩磁行为。这种逆向剩磁是在室温下获得的，在磁化时没有任何热过程和化学过程发生，在本质上与已观察到的逆向热剩磁和逆向化学剩磁不同。

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