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钾铝硅酸盐熔体结构的Raman光谱研究

作　者: 黄惊
导　师: 喻学惠
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 宝石学
关键词: 钾铝硅酸盐 Raman光谱熔体结构从头计算
分类号: P575
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

岩浆熔体不仅仅产生岩石和矿物的雏形,并且保留了地质体演变形成的大量信息,如成分、温度、压力、密度、粘度、氧逸度及自由能等,而岩浆过程中的各种作用是由硅酸盐的物化性质所决定的,因此需要对硅酸盐熔体的结构进行深入分析,从而发掘岩浆作用的本质和岩浆的起源、演化及地壳增生等重大地质问题。为了对硅酸盐熔体进行结构进行研究,本文在常温下测定人工合成的钾铝硅酸盐玻璃体系K1至K5的Raman光谱,高温下原位并实时测定相应成分的钾铝硅酸盐熔体的升温和降温Raman光谱,结合量子化学理论分析计算,构建起一套钾铝硅酸盐玻璃极其熔体Raman光谱数据,对其结构的Raman光谱表征方法和振动特质进行探讨,阐述其结构含义,并对Al和其它金属阳离子对硅酸盐熔体影响做了进一步研究。通过研究初步得出以下一些结论:（1）高温下K₂O-Al₂O₃-SiO₂体系的熔体结构中存在的Q₄,Q₃和Q₂三种结构单元处于动态平衡之中（如2Q₃<=>Q₄ +Q₂）,随温度升高有将使反应向右进行。在高频区大约1000-1200 cm^-1波数段的特征峰有随温度升高向高频移动的趋势,说明Q₃和Q₂有向Q₄变化的趋势。（2）低频区400-700 cm^-1波数段的特征峰,根据样品成分不同有不同变化:其中有16个样品的Raman光谱在升温和降温过程中变化较小,其主要特征是各样品的特征谱峰都有随温度升高向高频区移动的趋势;另外8个样品的Raman光谱在升温及降温过程中出现了较大变化,主要表现为500-700cm^-1波数段特征峰会随着温度升高消失,400-500cm^-1波数段特征峰随温度降低出现分裂。通过对样品K13的具体分析推测是硅（铝）氧四面体由四元环连接变成为六元环连接。（3）随温度的升高,在800-1200cm^-1的Raman光谱区间的谱峰会将低频部分发生明显的偏移,其谱峰应属于Si-O_nb间非桥氧对称伸缩振动,而在700-800 cm^-1区间内的谱峰应属于Al-O间非桥氧的对称伸缩振动。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 引言  10-14
  1.1 铝硅酸盐熔体结构研究综述  10-12
  1.2 钾铝硅酸盐熔体结构研究的地质学意义和研究方法  12-13
  1.3 论文选题依据及研究工作情况  13-14
2 Raman 光谱测试技术  14-23
  2.1 Raman 谱学原理  14-17
  2.2 激光Raman 光谱技术和高温Raman 光谱技术  17-19
  2.3 上海大学SELF 高温Raman 光谱仪简介  19-23
3 硅酸盐结构及其Raman 光谱研究和Raman 光谱解析方法概述  23-28
  3.1 硅酸盐结构及其Raman 光谱研究  23-24
  3.2 硅酸盐Raman 光谱的ab initio 解析方法  24-25
  3.3 SIT（硅氧四面体应力指数）值计算方法  25-28
4 钾铝硅酸盐熔体的Raman 光谱研究  28-66
  4.1 钾铝硅酸盐玻璃样品制备(体系选择依据,样品制备方法)  28-29
  4.2 本论文研究钾铝硅酸盐人工玻璃的方法  29-30
  4.3 K1至K5系列钾铝硅酸盐玻璃及其高温熔体的Raman光谱测试结果及解析  30-63
    4.3.1 K1 系列  30-32
    4.3.2 K2 系列  32-34
    4.3.3 K3 系列  34-36
    4.3.4 K4 系列  36-38
    4.3.5 K5 系列  38-40
    4.3.6 样品K11-K58 的升温降温Raman 光谱分析  40-63
  4.4 分析结果讨论  63-66
5 讨论：高温下A13+对硅酸盐Raman 光谱的影响  66-68
  5.1 Al 在铝硅酸盐中的作用综述  66
  5.2 本论文对Al 作用的进一步探讨  66-68
结论  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
附录  73

钾铝硅酸盐熔体结构的Raman光谱研究

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