《流体地球化学》 题目：地幔流体及其成矿作用 读书报告 教师：张成江教授 指导老师：何明有教授 姓名: 张建军 学号： 2011050169 学院：核自学院 专业：核能与核技术工程 2011年12月15日
地幔流体及其成矿作用 1 地幔流体组成和特点 地幔流体是指赋存于地球内部由原始气体元素(He3、A r36等)、挥发分(幔 源CO 2、S、H2O等) 所组成的气体、稀溶液及具挥发分的富碱的硅酸盐熔体。 现代火山喷气、玄武岩圈闭气体、地幔镁铁质和超镁铁质包体成分分析及金刚石 包裹体分析表明, 地幔流体是以C2H2O 为主的体系, 并且含有一定的金属氧化 物〔6〕, 其流体种类受地幔氧逸度f O 2 及深度的制约〔7〕, 当f O 2 在Q FW —MW (氧缓冲反应限定的范围) 时, 流体种类以CO 22H2O 为主; 接近IW 时以CH42H2O为主。W yllie〔8〕用微量CO 2、H2O 和橄榄岩(假定地幔中CO 2?(CO 2+ H2O ) = 018) 进行的成岩试验表明, H2O、CO 2 含量在深度上是分层的, 以地 盾区地热曲线、固相线位置、矿物稳定组合区间三者之间关系, 推测120 km 深 度以下时金云母、白云石、橄榄石与富H2O 气相共存; 较浅处(约90 km ) 时, 随 着角闪石等含水矿物形成, 大量的H2O 被消耗, 气相中CO 2 与H2O 含量比值 随之增大, 形成上地幔中相对富CO 2 的区域; 在260～120 km 之间则为碳酸盐、金云母、C2H2O 挥发分溶解于熔体中, 无独立的H2O 和CO 2 相存在。Sh iano 等〔9〕在研究Kerguelen 地区超镁铁质捕虏体时发现了富硅质熔体、富碳酸盐 的熔体和富CO 2 流体包裹体共生, 显示是地幔深部均一的熔融相在到达上地幔 温压条件时形成不混溶的三相, 并充填于橄榄岩形成的裂隙中。这同样证明了 C2H2O 随深度变化的推断。包裹体一直被作为了解深部流体的重要窗口, 然而 已有的资料表明地幔流体包裹体在随寄主岩上升过程中已发生了次生变化, 并 且显示出几乎所有的捕虏体中多为纯CO 2 包裹体,缺少甚至没有H2O 的成分。 对此认为主要由4 种原因引起: ①在硅酸盐熔体中H2O 的溶解度比CO 2 更大, 熔融时H2O 比CO 2 优先进入熔体中, 形成相对富集的CO 2 相; ②氢的扩散作 用引起在低f O 2 时流体主要成分是CH4, 在达到一定温度和压力时H 发生迁移, 留下相对较富的CO 2; ③与围岩发生水岩反应再平衡的结果,H2O 比CO 2 更易 与含氧的硅酸盐发生反应, 剩下相对较富的CO 2; ④变形过程中H2O 比CO 2 更 易进入位错而被泄漏掉。因此, 多数地幔包体中的流体包裹体在被寄主岩从深 部带到地表过程中已发生了次生变化, 其成分已有所改变。由于我们对地幔流 体还缺乏详细研究和了解, 大多数地幔流体性质仍是有待研究的前沿课题。 2 地幔流体的来源及成矿作用 按照目前的了解, 地幔流体主要以两种方式形成: 一种由地核及下地幔脱 气作用; 另一种为洋壳俯冲作用带入大量富含挥发分物质的再循环〔1, 3, 4〕。 稀有气体的He2A r 同位素体系研究表明地幔流体主要有3 种源区〔10〕: ①地 幔柱型源区; ②洋中脊玄武岩型源区; ③岛弧型源区。其中最值得一提的是地 幔柱源区, 推测地幔柱构造起源于地幔深部热边界层, 具有800～ 1 200km 直 径的头部和100～200 km 的尾部〔11, 12〕, 由地幔深部穿越不同的上覆圈层 直抵地表, 且因直接来自富集地幔, 含有大量挥发分和不相容元素, 其成矿意 义值得重视。流体在上地幔的富集是地幔流体成矿的基础, 前已述及流体是由 深部地幔或地核脱气作用和再循环物质脱水作用形成, 形成的流体可能在上地 幔顶部附近富集, 特别是在软流圈上隆引起减压变薄时, 溶解于地幔橄榄岩高 压围岩矿物相中的挥发分出溶, 形成细小的早期流体包裹体, 并在地幔蠕变过 程中往有利的部位运移〔13〕, 从而促进流体的更进一步富集。聚集的挥发分
2011年第3期 新疆化工 11 超级电容器电极材料的研究进展 摆玉龙 （新疆化工设计研究院，乌鲁木齐830006） 摘要：超级电容器既具有超大容量，又具有很高的功率密度，因此它在后备电源、替代电源、大功率输出等方面都有极为广泛的应用前景。超级电容器的性能主要取决于电极材料，近年来各国学者对于超级电容器的电极材料进行了大量的研究。 关键词：超级电容器；电极材料 1 前言 超级电容器的种类按其工作原理可以分为双电层电容器、法拉第准电容器(也称为赝电容电容器)以及二者兼有的混合电容器。双电层电容器基于双电层理论，利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来储存能量。法拉第准电容器则基于法拉第过程，即在法拉第电荷转移的电化学变化过程中产生，不仅发生在电极表面，而且可以深入电极内部。根据这两种原理，目前作为超级电容器的电极材料的主要分为三类[1]：碳材料、金属氧化物及水合物材料、导电聚合物材料。 2 碳材料类电极材料 在所有的电化学超级电容器电极材料中，研究最早和技术最成熟的是碳材料。其研究是从1957年Beck发表的相关专利开始的。碳电极的研究主要集中在制备具有大的比表面积和较小内阻的多孔电极材料上，可用做超级电容器电极的碳材料主要有:活性炭、纳米碳纤维、玻璃碳、碳气凝胶、纳米碳管等。 活性炭(AC)是超级电容器最早采用的碳电极材料[2]。它是碳为主，与氢、氧、氮等相结合，具有良好的吸附作用。其特点是它的比表面积特别大，比容量比铂黑和钯黑高五倍以上[3]。J.Gamby[4]等对几种不同比表面积的活性炭超级电容器进行测试，其中比表面积最大为2315m2·g的样品得到的比容量最高，达到125F/g，同时发现比表面积和孔结构对活性炭电极的比容量和内阻有很大影响。 活性炭纤维(ACF)是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料。ACF的制备一般是将有机前驱体纤维在低温(200℃~400) ℃下进行稳定化处理，随后进行炭化、活化(700℃~1000) ℃。日本松下电器公司早期使用活性炭粉为原料制备双电层电容器的电极，后来发展的型号则是用导电性优良、平均细孔孔径2~5nm、细孔容积0.7~1.5m3/g、比表面积达1500~3000m2/g的酚醛活性炭纤维[5]，活性炭纤维的优点是质量比容量高，导电性好，但表观密度低。H. Nakagawa采用热压的方法研制了高密度活性炭纤维(HD-ACF)[6]，其密度为0.2~0.8g/m3，且不用任何粘接剂。这种材料的电子导电性远高于活性炭粉末电极，且电容值随活性炭纤维密度的提高而增大，是一种很有前途的电极材料。用这种HD-ACF 制作超级电容器电极[7]，结果表明，对于尺寸相同的单元电容器，采用HD-ACF为电极的电容器的电容明显提高。 炭气凝胶是一种新型轻质纳米级多孔性非晶炭素材料，其孔隙率高达80%~98%，典型孔隙尺寸<50nm，网络胶体颗粒尺寸3~20nm，比表面积高达60~1000m2/g，密度为0.05~0.80g/m3，是一种具有许多优异性能(如导电性、光导性和机械性能等)和广阔的应用前景的新型材料[8]。孟庆函，
第25卷 2009年 第4期7月铀 矿 地 质 Uranium Geology Vol.25J ul 1 No.42009 地幔柱构造研究概述 童航寿 (核工业北京地质研究院,北京 100029) [摘要]地幔柱构造理论是近年来构造地质学研究的新热点,是当今地球科学———地质学、构造 学、矿床学、地球物理学、生物学、环境学和气象学等许多学科关注和研究的前沿领域。它的形成和演化及动力学观点被称为继大陆漂移和板块构造后的第3次地学浪潮,引起了中外地学者的高度重视。本文对地幔柱构造研究现状作了概略介绍,以期在铀矿地质领域内引起关注,起到传递信息和抛砖引玉的作用。 [关键词]地幔柱;幔枝构造;热点活动理论 [文章编号]100020658(2009)0420193209 [中图分类号]P541 [文献标识码]A [收稿日期]2008209217 [回稿日期]2008211214 [作者简介]童航寿(1931-),男,高级工程师(研究员级),1960年毕业于莫斯科有色金属及黄金学 院,长期从事铀矿地质科研工作。 1 地幔柱构造研究概况 幔柱(地柱)思想起源于Wilson (1963、1965)的热点假说,后在20世纪70年代初,W 1J 摩根将其作为一种板块移动机制的学说 而提出。到了20世纪90年代Maruyama 和K omazwa (1994)、Fuka et al (1999)提出地 幔结构的多级演化模式,Carson (1991)提出超级地幔柱概念,我国学者牛树银等(1996,2002)提出幔枝构造理论体系,李红阳、侯 增谦(1998)提出幔柱构造理论,并紧密结合成矿作用,进一步发展了地幔柱构造理论的实践性,有新的发现与创新[1,2]。2002年,翟裕生院士指出“幔枝构造”作为一种新的学术观点,为进一步研究地幔柱与成矿关系打下了良好基础。早在1991年,著名大地构造学家哈因院士指出“地幔柱构造和热点活 动理论已成为当今地质学、地球物理学、矿 床学及至生物学、环境学和气象学等许多学科关注和研究的前沿领域,它的形成和演化及动力学观点被称为是继大陆漂移和板块构 造以后的第3次地学浪潮”[3] 。总的看来,作 为幔柱构造理论的提出和建立还是近十几年的事情,它在地学界引起了高度重视,发展很快,涉及太古宙到新生代各地质历史时期的浅部表层地壳、深部地幔,甚至地核的整个地球的水平和垂向物质运动的动力学体系(侯增谦,2002)。“它是板块构造理论的进一步发展与延 伸,把浅部岩石圈板块运动和深部地幔的垂直运动综合为一个全球动力学体系……”(李红阳等,2002)。上述众多地学者的一致性认可和评论,预示着幔柱构造理论的生命力和划时代意义。地幔柱构造理论的动力学机制亦为拆离构造动力学机制的构想“地球膨缩、热能聚散、重力分异、地幔蠕动、多因聚焦、涌动交替的
综述地幔柱构造 1地幔柱构造理论的形成与提出 板块构造理论在解释地球上岩浆活动的分布规律时取得了空前的成功。例如，洋中脊玄武岩是在板块离散边界软流圈被动上升过程中经减压熔融而成，而在会聚板块边界，大洋岩石圈的俯冲作用导致上地幔的交代和熔融，形成特征的火山弧岩浆作用。板块边界概念可以解释地球上绝大部分的岩浆产出，但在解释板内岩浆的成因时往往显得力不从心，尽管这些岩浆的体积只占地球岩浆总量的2%。热点和热柱的观点正是在解释板内岩浆作用，特别是呈链状分布的火山作用时提出的。Wilson（1963）对夏威夷-皇帝洋岛火山链经过研究后，他提出洋岛火山 链是由大量岩浆组成的固定的热地幔区在活动的地球表层上形成的；后来经Morgan（1972）正式提出地幔柱这一概念，他指出Wilson所谓的固定的热地幔区是产生于核/幔边界的一个地幔柱，在地表表现为热点（hotspot）.Morgan进一步推测地幔柱是由地幔对流体系中的上升流构成。这些认识构成了地幔柱学说的雏形。 同板块构造理论诞生的曲折历史相比，地幔柱概念一经提出就得到了地学界的广泛认同，发展至今已成为地球科学研究中一个重要的概念模型这在很大程度上是由于动态地球以及浅表现象是深部过程的反映等概念的深入人心。虽然地幔柱并不是直接观察到的，但有关其存在的间接证据很多。其中包括：（1）局部高热流值和相关的火山活动（热点）出现在远离板块边界的地方；（2）热点不随板块漂移而迁移，几乎静止不动，暗示起源于活动岩石圈之下的深部地幔；（3）热点火山玄武岩的地球化学性质不同于位于离散板块边界、起源于浅部地幔的玄武岩（如MORB），说明其源区为比软流圈更深的地幔库；（4）位于热点之上的大洋岛屿通常具有规模较大的地形隆起，这需要有额外的幔源热能以使岩石圈膨胀；（5）最令人信服的证据来自最近的地震学研究。例如地震层析揭示冰岛地幔存在一低速柱状物质，至少延伸至400 km以下，地幔热柱的直径为300km。高温可能是造成地幔柱中低速物质的主要原因。
一、超级电容器的发展与进步 （一）概述 在古代，人们发现了与琥珀及橡皮相摩擦，引起表面贮存电荷的可能性。然而这一效应的缘由直到18世纪中叶方被人们理解。140年后，人们开始对电有了分子原子级的了解。早期的有关莱顿瓶的发现和研究，开启了电容器的序幕。之后，电容器不断的发展起来，现如今，其发展起来的电化学超级电容器，已经应用于国防设备、电力设备、通讯设备、铁路设施、电子产品、汽车工业等方方面面，成为当代社会不可缺少的一部分。 电能能够以两种截然不同的方式存贮：一种间接方式是作为潜在可用的化学能，存贮在电池里。另一种直接的方式，则是以静电学形式将正负电荷置于一个电容器的不同极板之间来存贮电能。超级电容器在存贮电荷时有着两种原理，一种是通过双电层原理，以非法第模式来存贮电能；而另一种则是法拉第模式，通过发生氧化还原反应来产生赝电容。目前双电层型超级电容器一般采用碳材料做电极，通过碳材料的大的比表面积来增加双电层的面积，而赝电容型超级电容器一般采用氧化物或聚合物的材料来做为电极。同时，二者在制作超级电容器的时候也可以并用，从而使得超级电容器也可以划分为对称超级电容器和非对称超级电容器，对称即指电容器的两极的材料相同，非对称则不同。在电解质方面，超级电容器绝大多数均采用液体电解质，如水及其它有机溶剂。 超级电容器的电化学性能分析有很多方法，但通常都包括以下四种图：循环伏安曲线，恒流充放电曲线，交流阻抗谱，循环稳定性曲线。通过这四种图可以比较明确地判断出一个超级电容器的电化学性能的好坏，具体判断方法之后会详细说明。 超级电容器有着非常高的功率密度，但是其能量密度却比较低，它有着极好的循环充放电稳定性但是电压窗口却比较窄。但是人们也在对其进行着不断的研究来改善超级电容器的这些弊端。 （二）超级电容器的原理 超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，它的出现填补了Ragone图中传统电容器的高比功率和电池的高比能量之间的空白。一方面，与传统电容器相比，超级电容器的电极材料往往选用高比表面积材料，如活性碳，通过静电作用在固/液界面形成对峙的双电层存储电荷，因此超级电容器拥有比传统电容器高的能量密度，静电容量能够达到千法拉至万法拉级；另一方面，与电池能量存储机理类似，超级电容器可以通过法拉第氧化还原反应完成电荷存储和释放，由于主要依靠电极表面或近表面的活性材料存储电荷，超级电容器与电池相比，能量密度较低，但是具有高的功率密度和循环稳定性。 1 传统电容器 传统的平行板电容器是所有静电电容器储能的基础，传统电容器电能的储存来源于电荷在两极板上聚集而产生电场。平行板电容器的静电电容的计算公式为： r是两极板材料的相对介电常数，0是真空介电常数，A是电极板的正对面积，d 是两极板的距离。 2 双电层超级电容器 双电层电容器是通过静电电荷分离，依靠固/液界面的双电层效应完成能量的存储和转化。电解液离子分布可为两个区域——紧密层和扩散层。其双电层电容可视为由紧密层电容和扩散层电容串联而成。双电层电容器正是基于上述理论发展起来的。充电时，电子经外电
板块构造学说和地幔柱假说之漫谈 摘要：板块构造学说和地幔柱假说是当今解释地球构造的两大理论。本文介绍两大学说的产生、主要内容、成功与不足，并对二者进行比较。二者在许多方面可以互为补充、共存，共同构成了全球构造体系。 关键词：板块构造；地幔柱；全球构造体系。 1.板块构造学说 1915年魏格纳在《大陆与大洋的起源》一书中提出了大陆漂移的概念；20世纪六十年代初，美国地震地质学家迪茨提出了"海底扩张" 的概念；1968年，在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上，法国地质学家勒皮雄与麦肯齐、摩根等人提出板块构造学说。 图1 世界板块分布图 勒皮雄等人认为大洋的发展与大陆的分合是相辅相成的，并将全球地壳分为六大板块，太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块（包括澳洲）和南极洲板块（图1）。六大板块中除太平洋板块几乎全为海洋外，其余五个板块既包括大陆又包括海洋。此外，在板块中还可以分出若干次一级的小板块，如把美洲大板块分为南、北美洲两个板块，菲律宾、阿拉伯半岛、土耳其等也可作为独立的小板块。板块之间的边界是大洋中脊或海岭、深海沟、转换断层和地缝合线。在前寒武纪时，地球上存在一块泛大陆。以后经过分合过程，到中生代早期，泛大陆再次分裂为南北两大古陆，北为劳亚古陆，南为冈瓦那古陆。到三迭纪末，这两个古陆进一步分离、漂移，相距越来越远，其间由最初一个狭窄的海峡，逐渐发展成现代的印度洋、大西洋等巨大的海洋。到新生代，由于印度已北漂到亚欧大陆的南缘，两者发生碰撞，青藏高原隆起，形成巨大的喜马拉雅山系，古地中海东部完全消失；非洲继续向北推进，古地中海西部逐渐缩小到的规模；欧洲南部被挤压成阿尔卑斯山系，南、北美洲在向西漂移过程中，它们的前缘受到太平洋地壳的挤压，隆起为科迪勒拉—安第斯山系，同时两个美洲在巴拿马地峡处复又相接；澳大利亚大陆脱离南极洲，向东北漂移到的位置。于是海陆的基本轮廓形成。 板块构造学说成功解释了许多地理现象，使它成为近代最盛行的全球构造理论。如红海面积的变化（亚欧板块与非洲板块张裂，红海面积扩大）；喜马拉雅山的形成（亚欧板块与印度板块相撞，喜马拉雅山脉高高隆起）；日本群岛的形成（太平洋板块与亚欧板块相撞）；
地幔流体的稳定同位素地球化学综述 王先彬 吴茂炳张铭杰 (中国科学院兰州地质研究所,兰州,730000) 摘 要 总结了20年来国内外学者对地幔流体研究的成果和认识。主要包括地幔流体的性质和组成; 地幔 流体中同位素的含量、组成和赋存形式;同位素分馏和地幔脱气等作用对地幔组分的影响等。在不同地区和不同构造环境条件的地幔流体中,各种组分含量和同位素组成变化可以很大,从一个侧面指示地幔组分的不均一性,反映了不同地幔物质的形成历程不同或来自不同的地幔源区。此外,还讨论了目前存在的几个疑点。 关键词 地幔流体 稳定同位素地球化学 同位素分馏 地幔脱气作用 地幔源 第一作者简介 王先彬 男 1941年出生 研究员 主要从事稀有气体地球化学、非生物成因天然气及同位素地球化学等领域的研究工作 随着高精度探测技术的出现和地球科学知识的积累,人们对地球的认识进入到更深的层次。从传统的地壳到壳-幔作用,近几年来又深入到核-幔边界以至对地核的认识[1],使得对地球深部物质的研究与深部地球物理和地球化学进一步结合成为可能,并为提出全面统一的地球演化动力理论和模式准备了条件。地幔流体的研究是了解地球深部的重要手段之一。本文就地幔流体中稳定同位素方面的近期研究进展作一综述。 1 地幔流体的性质 作为地球内部的一种重要介质流体,是研究地球深部地质作用、了解深部物质的物理化学环境乃至地球发展演化的重要组分,其重要性愈来愈被更多的人所认识,是近20年来地学研究的热点。 流体,在地球科学研究中,常常是挥发组分的液相、气相及其超临界相以及硅酸盐熔体的统称,但在许多情况下不包括硅酸盐熔体。因此,地幔流体是指在地幔条件下(物相、温度、压力和氧逸度等)处于平衡并稳定共存的挥发组分[2],其形成温度大约在900℃至1400℃之间,其化学组成不均一,受多种因素控制,一般地以C、H、O、N和S(CHONS)为主要化学组分并以含较高的氢为特征,且含微量的稀有气体、F、P、Cl等。地幔挥发 1999年11月2日收稿,12月8日改回。份具有与地幔高p-t条件相适应的物理化学特性(如高的气体密度等),其地球化学性质以易溶于硅酸盐熔体(特别是富碱硅酸盐熔体)为特征,促进低熔点并且饱和挥发份的高钾原始岩浆和地幔交代熔体的形成,同时对于微量元素有高的溶解度(如大离子半径亲石元素、高价阳离子和稀土元素等),并且具有使溶质及各种微量元素产生再沉淀作用(如地幔交代作用导致地幔富集事件)。地幔流体的性质决定了它是地球内部能量和质量传输最活跃的组分,它控制着地幔岩浆作用、交代作用以及地幔变质变形等地质、地球化学作用的发生和发展,是对地球形成、发展和演化起重要作用的组分,具有重要的研究意义。 2 地幔流体的稳定同位素地球化学研究进展 自R oedder(1965)观察到全球碱性玄武岩的超镁铁质捕虏体中均找到CO2包裹体以来,地幔流体的研究工作陆续展开。许多学者采用各种测试方法(如电子探针、离子探针、激光拉曼探针、质谱计等)对认为是来自地幔的岩石矿物样品(如金刚石、金伯利岩、碳酸岩、大洋玄武岩、地幔包体等)进行了包裹体挥发组分及熔体主要元素的测定,发现不同地区、不同环境条件的地幔流体中各组分的含量变化很大,从一个侧面指示了地幔组分的不均一性。 96 2000年第28卷第3期Vol.28,No.3,2000 地 质 地 球 化 学 GEOLO GY2GEOCHEMISTR Y
功能材料课程报告 指导老师： 学院：材料科学与工程学院专业：材料加工工程 姓名： 学号： 日期: 2012 年7 月13 日
超级电容器电极材料研究现状及存在问题 摘要:电极材料是决定电容器性能的重要因素，高性能电极材料的开发是超级电容器研发的重点。本文主要讨论了超级电容器阳极材料的研究现状及存在问题，这些材料包括：碳材料、贵金属氧化物、导电聚合物和一些其他材料。复合或混合型电极材料可以显著提高超级电容器的综合性能，已经成为超级电容器电极材料发展的主要趋势。 关键词:超级电容器；电极材料；研究现状；存在问题
1电极材料的研究现状 1.1正极材料 目前用作超级电容器电极的材料主要有三类:碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。 1.1.1碳材料碳是最早被用来制造超级电容器的电极材料。碳电极电容器主要是利用储存在电极与电解液界面的双电层能量，其比表面积是决定电容器容量的重要因素。尽管高比表面的碳材料比表面积越大，容量也越大，但实际利用率并不高，因为多孔碳材料中孔径一般要2nm及以上的空间才能形成双电层，从而进行有效的能量储存。而制备的碳材料往往存在微孔(小于2nm)不足的情况。所以这个系列主要是向着提高有效比表面积和可控微孔孔径(大于2nm)的方向发展。除此之外，碳材料的表面官能团、导电率、表观密度等对电容器性能也有影响[1]。 碳电极电容器其电容的大小和电极的极化电位及电极比表面积大小有关，故可以通过极化电位的升高和增大电极比表面积达到提高电容大小的目的。电极/电解质双电层上可贮存的电量其典型值约为15~40μF·cm-2。选用具有高表面积的高分散电极材料可以获得较高的电容。对理想可极化体系而言，可通过无限提高充电电压而大量储存能量。但是，对于实际体系却受电极材料和电解液组成的电极系统的可极化性和溶剂分解的限制，可通过加大电极比表面积来增加电容值。电容C可由下式给出 C=ε·ε0Ad 式中:ε ε为电导体和内部赫姆霍兹面间区域的相对0为自由空间的绝对介电常数， 介电常数，A为电极表面积，d为导体与内赫姆霍兹面之间的距离。 近年来研究主要集中在提高碳材料的比表面积和控制碳材料的孔径及孔径分布，并开发出许多不同类型的碳材料，主要有: 多孔碳材料、活性碳材料、活性碳纤维、碳气溶胶以及最近才开发的碳纳米管等[2]。 多孔碳材料、活性碳材料和活性碳纤维：这个排列基本代表了碳材料为提高有效比表面积的发展方向。之所以发展为活性碳，主要是在于通过活化处理(如水蒸汽)后，可以增加微孔的数量，增大比表面积，提高活性碳的利用率。这些材料随制作电极工艺的不同先后出现过:活性碳粉与电解液混合制成的糊状电
超级电容器的研究进展
超级电容器的研究进展 摘要：超级电容器是一种新型储能装置，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。近年来，各种新兴材料 的发展，为超级电容器电极材料的选取提供了更多的选择条件，促进了超级电 容器的快速发展。本文总结了超级电容器的特点，重点介绍了超级电容器的工 作原理、分类以及超级电容器的材料。并简要展望了超级电容器电极材料的发 展方向和前景。 关键词：超级电容器碳电极贵金属氧化物导电聚合物 Abstract: Super capacitor is a new type of energy storage device. It has the characteristics of high power density, short charging time, long service life, good temperature characteristics, energy saving and green environmental protection. In recent years, the development of a variety of new materials, for the selection of the super capacitor electrode materials to provide more options to promote the rapid development of the super capacitor. This paper summarizes the characteristics of the super capacitor, and introduces the working principle of the super capacitor, classification and the material of the super capacitor. And briefly discussed the developing direction of super capacitor electrode materials and prospect. Key words: Super capacitor Carbon electrode Precious metal oxide Conducting polymer 一、引言 超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹（1821～1894）提出的界面双 电层理论基础上的一种全新的电容器，又叫电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电
文章编号:100922722(2004)0820016204 地幔柱研究述评 周连成1,白伟明1,2,赵俐红3,陆 凯1 (1青岛海洋地质研究所,青岛266071;2中国海洋大学,青岛266003;3国家海洋局第二海洋研究所,杭州310012) 摘 要:地幔柱与热点既可见于板块内部,也可见于洋中脊和造山带等板块边界,既可见于现代更可见于古代,因而它可能影响到地表各处的成矿作用。简单介绍了地幔柱特征、类型及其在富钴结壳成矿作用中的地位。 关键词:地幔柱;热点;成矿作用 中图分类号:P736.14 文献标识码:A 1 地幔柱构造理论的提出 J W Wilson于1963年第1个大胆地提出,海洋岩石圈在一个能产生大量岩浆的较热的固定不动的地幔区域上的水平运动可能形成诸如夏威夷—皇帝岛链的猜想,而且根据岛链形状和相应的化石年龄资料,得到了一套用以说明由岛链表现出来的值得注意的迁移形式的机制[1]。现在看来,他提出的这套机制与板块构造模式是一致的。他认为,形成火山的岩浆来自上地幔中相对固定的岩浆源———热点。由于岩浆源处于地壳板块之下,而板块在不停地作横向运动,致使已形成的活火山最终离开热点,并且活动停止。这一过程最终便形成了一个沿着海底扩张方向离开热点的死火山链,因而火山链的年龄也逐渐变老。这一热点概念的提出基本与板块构造理论的提出同期。20世纪70年代初,Wilson(1973)又提出热点是从地幔上升的地幔热柱在地表的反映,它主要以火山作用、高热流和上隆为标志[2]。 1972年Morgan把Wilson的这套模式扩大到了包括太平洋其他走向的岛链,认为海山物质的部分熔融需要大量岩石,并提出熔融点 收稿日期:2004204213 作者简介:周连成(1975—),男,研究实习员,从事海洋地球物探研究工作。既提供了母岩物质,也提供了热。他提出热点火山活动所需的岩浆物质来自地球深部,是由于放射性元素分裂、释放热能,从重力高处的火山底下上升出来的,明确提出了地幔柱的概念[3]。 但在板块学说一统天下的年代里,人们对于地幔柱的认识非常有限,热点只是作为研究板块运动速度与方向的一个参考点而已,而地球的表层构造因相对易于研究使得板块构造理论得以迅速发展。随着研究程度的不断深入和新资料的积累,人们认识到板块构造理论虽能有效的解释为什么地震与火山大部分集中在非常狭窄的地带,也能说明为什么有些地震较浅而有些地震较深,并能很好地解释那些位于板块边界的大部分火山的形成和分布,但是对于板块内部的动力过程则显得无能为力,也没法解释大量位于板块内部和大洋中脊处的海山,诸如海洋火山(热点)和大陆大片玄武岩的成因等等[4]。 20世纪80年代末,Griffiths(1986,1990)等[5,6]从组分差异驱动的地幔柱模拟实验的结果中发现,这套实验大大限制了地幔柱在地球动力学中的应用,因而提出了热浮力驱动实验,该模拟实验基本上模拟了地幔柱的本质特征(热驱动和大黏度对比),由此提出的动态地幔柱模式理论将地幔柱的研究推向了一个新的台阶[7]。从早期侧重于寻找和识别地幔柱的研 ISSN100922722 Marine G eology Letters 海洋地质动态 2004,20(8)∶16—19
本文由国家重点基础发展规划973项目(编号:G1999043203课题)、国土资源部百名优秀青年科技人才计划项目、地质调查项目(工作内容 编号200310200002)和国家科技攻关项目资助。改回日期:200422220;责任编辑:宫月萱。 第一作者:王登红,男,1967年生,研究员,博士,主要从事成矿学、地幔柱及相关研究。 地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义 王登红 李建康 刘 峰 陈振宇 中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037 摘 要 本文在简要回顾地幔柱研究历史的基础上,针对近年来研究中提出的一些科学问题进行初步的探讨,提出了识别古老地幔柱的地质2环境2地球化学综合判别原则,提出了存在地幔柱的第3种类型,而埃达克岩很可能是第3类地幔柱的典型产物之一,指出了地幔柱对于成矿作用影响的双重性,也指出了地幔柱研究将对成矿学研究产生深刻的影响及其对于地质找矿的意义。中国西南部地区以二叠纪峨眉山玄武岩为标志的峨眉地幔柱最终喷发于海陆过渡相环境,具有与俄罗斯西伯利亚地幔柱类似的成矿条件和含矿性,有着良好的找矿前景。关键词 地幔柱 判别原则 埃达克岩 成矿作用 峨眉地幔柱 Some Problems R elated to Mantle Plume and Their Signif icance in Ore Prospecting WAN G Denghong L I Jiankang L IU Feng CHEN Zhenyu Instit ute of Mi neral Resources ,CA GS ,Beiji ng ,100037 Abstract Following a review on the history of mantle plume research and a discussion on some problems related to mantle plume ,this paper puts forward a comprehensive geological 2environmental 2geochemical principle for discrimination ofancient mantle plume.It is also pointed out that geological evidence is more important than geochemical evidence ,especially for the plumes located in a com 2plexsetting of slab subduction.The plumes located beneath the subduction area of aplate can have other features besides those of the plumes located beneath the continental crust or ocean crust.They are characterized by some special geological records like adakites ,because they have been affected by different materialand energy sources from both continental and oceanic crusts.Mantle plume can play an important role in large 2scale mineralization ,but can also destroy ancientdeposits formed before the eruption of flood basalts.The Emei mantle plume ,which erupted in a transitional environment with marine in the west and continentin theeast ,has features similar to those of the Siberian plume ,suggesting a good potential in search for mineral deposits.K ey w ords mantle plume discrimination principle adakite mineralization Emei plume 近年来国内外对于地幔柱的研究日新月异,新 的资料不断积累,新的看法不断提出,新的问题也不断涌现。比如,在板块构造研究过程中总结出来的类似于Pearce 图解这些被广泛采用的地球化学图解是否适用于对地幔柱的研究?地幔柱产出于什么样的环境,如何去识别?峨眉山玄武岩分布区是否可以找到诺里尔斯克这样的铜镍铂族元素矿床?本文将通过对这些相关问题的探讨,提出一些初步看法。 1 历史的回顾 自从1963年Wilson 对夏威夷群岛的成因进行 探索以来,关于热点和地幔柱的研究已经积累了众 多的资料,国内在邓晋福(1992)之前尚未见到专门的论文,但在李春昱(1986)主编的《板块构造基本问题》和王润民(1988)主编的《内生成矿作用———成矿区及矿床系列》等文献中进行过详细的介绍,如王润民教授提出热点深熔作用可以产生两类矿床系列,即大陆边缘海系列(岩浆、伟晶岩和热液矿床)和大陆2大陆裂谷矿床系列(金刚石、碳酸岩、富碱基性杂岩Cr 2Ni 2P GE 及层状2脉状Cu 2Pb 2Zn 等)。 在地幔柱的研究历史中,20世纪60～70年代是地幔柱的萌芽时期,70～80年代是板块构造的全盛时期(对于地幔柱本身的关注不多),热点只是作 2004年10月 25卷5期:4892494 地 球 学 报ACTA GEOSCIEN TICA SIN ICA Oct.2004 25(5) :4892494
超级电容器研究进展 XXX 摘要：超级电容器是一种介于化学电池与普通电容器之间的新型储能装置。本文主要介绍了超级电容器的原理、电极材料和电解质研究进展。 关键词：超级电容器电极材料电解质 Research Progress of Super Capacitor Abstract：Super capacitor is a new energy storage device between battery and conventional capacitor. In this paper, super capacitor’s principle,research progress on electrode materials and electrolytes were introduced. Key Word: super capacitor electrode materials electrolytes 1 引言 超级电容器是最近几十年来，国内外发展起来的一种新型储能装置，又被称为电化学电容器。超级电容器兼具有静电电容器和蓄电池二者优点。它既具有普通静电电容器那样出色的放电功率，又具备蓄电池那样优良的储备电荷能力。与普通静电电容器相比较，超级电容器具有法拉级别的超大电容、非常高的能量密度和较宽的工作温度区间[1-3]。此外由于超级电容器材料无毒[4]、无需维护，有极长的循环充放电寿命,可作为一种绿色环保、性能优异的的储能装备在便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源等[5]方面有着广泛的应用前景。超级电容器从出现到成熟，经历漫长的发展过程。当今世界，越来越多的科研机构和商业公司致力于超级电容器的研制与开发工作。美国、日本、俄罗斯超级电容器界的三大巨头，其产品几乎占据了超级电容器市场的绝大部分。与这些超级电容强国相比，我国超级电容器研发工作起步晚，发展快，如今已初具规模，并渐趋成熟，但仍存在一定差距。 2 超级电容器工作原理 当前得到大家广泛认可的超级电容器的工作原理主要是双电层电容理论和
地幔柱的概念、分类、演化与大规模成矿 ———对中国西南部的探讨 王登红 (中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037) 摘 要:自核幔边界上升的物质,当其汇聚成圆柱状的结合体,并因其相对于周围地幔环境来说具有温度更高、活动性更强、粘度更低等特点而能够上升到壳幔边界时,一般可以演化成为具有宽厚的冠状构造和细长的尾部构造的地幔柱。地幔柱进一步与地壳发生作用,可以在地表记录下一系列的热点或形成巨大的火成岩省。根据地幔柱最后出露的位置,可以将其分为洋壳和陆壳环境下产出的两种基本类型,也可以根据其演化历史分出不同的阶段,如初始阶段、上升阶段、成熟阶段和衰退阶段。中国西南部地区可能经历了两次以上的地幔柱冲击,二叠纪的峨眉山玄武岩是一个古生代晚期演化比较彻底的地幔柱留下的记录,而新生代以来的地幔柱活动可能正在发育,深部物质的大规模上隆可能是青藏高原隆升的一个原因,大量的散布的幔源岩浆活动和流体作用可能是中国西南部大规模成矿作用的重要原因。 关键词:地幔柱;热点;地幔柱分类;地幔柱演化;大规模成矿作用;中国西南 中图分类号:P51;P611 文献标识码:A 文章编号:10052321(2001)03006706 收稿日期:20010105;修订日期:20010625 基金项目:国家重点基础研究规划973资助项目(G 1999043203) 作者简介:王登红(1967— ),男,博士,研究员,主要从事矿床及地幔柱方面的研究。 1 一些基本概念与认识 地幔柱的概念目前在国际上还没有一个统一的 定义,一般趋向于认为自核幔边界上升、在地幔中演化、到近地表与地壳发生壳幔相互作用的圆柱状地质体。这一地质体在物质、能量和物理化学性质等方面与其成生的环境(主要是正常地幔)之间具有一 定的明显或比较明显的差别,因而可以被人类用不同的方法———目前来说主要是地球物理的方法识别出来。但是,地球物理方法只能识别现代的正在形 成或演化之中的地幔柱,对于古代已经消亡的地幔 柱则只有通过研究其在地表留下的地质记录(包括 物质的岩石学记录、构造的形态学记录和能量的热 演化记录等)来推断地幔柱的存在。要用地球物理 的方法去寻找古代地幔柱,如峨眉地幔柱的“柱子” 在哪里,在目前看来难度很大,但并不能因为找不到而否定其曾经存在。无疑,对于年代越古老的地幔柱,越难研究[1,2]。目前人们比较熟悉的也就是250Ma 以来的地幔柱,但研究古代地幔柱是极为重 要的,如Isley 等人(1999)编制了38～16亿年间地幔柱活动的时间表[3];R 1A 1Sproule (2000)研究了太古宙绿岩带中的地幔柱成因岩浆岩[4];加拿大地质调查局还将35亿年以来全球200多个属于地幔柱头部产物的大型火成岩省按地质年代进行了排 队,并在2000年巴西31届国际地质大会上进行了展示。关于地幔柱及热点概念的形成与发展,笔者已在不同的文献中作过介绍[5,6],此不赘述。 古代的地幔柱当它停留在岩石圈下部,没有完 全通过火山喷发等形式上升到地表的话,可以称为 “固化地幔柱”,Lee 和Halliday 等(1994)提出固化 的地幔柱头部的概念来解释喀麦隆线状分布的火 山[7];地幔柱喷发到地表的部分当其面积很大时一般称为大型火成岩省(L IP ),面积较小并且是在海 洋中喷发的话则一般称为洋岛玄武岩(O IB )。实际上,O IB 只是地幔柱留下的部分记录,当地幔柱刚到达洋壳的底部,地幔柱自身的能量也可以导致地壳 第8卷第3期2001年9月 地学前缘(中国地质大学,北京) Earth Science Frontiers (China University of G eosciences ,Beijing ) Vol.8No.3Sep.2001
地质流体类型及其特征 一地质流体 地质流体（geofluid）是指在一定地质条件下、通过一定地质作用（包括构造活动、岩浆作用、变质作用、沉积作用、成矿作用、地表作用等）而形成的天然流体。从地质流体的概念可以看出，地质流体是在一定的地质环境中地质作用的产物，因此，不同特征的地质流体记录了其形成地质环境条件，并代表了特定的地质作用事件和过程。所以，地质流体在研究地质历史时期地质作用中都起到重要的媒介作用。 实际上，地质流体是地质作用中不可缺少的介质，它几乎参与所有的地质作用。地质流体的成因与来源十分复杂，其运移和聚集与特定的地质构造环境条件和地质构造演化过程有着密切的联系（肖荣阁等，2001；陶于祥等，1994）。通过研究地质流体特征，可以反演地质历史时期地质作用事件及其地质环境特征。 二地质流体分类及其特征 前人从不同角度对地质流体进行了分类研究，包括根据来源、成因、成分和分布等对地质流体进行分类（J. Parnel，1994；肖荣阁等，2001；陶于祥等，1994）。综合前人对地质流体的各种分类可以看出，主要从两个大的方面进行分析，即依据地质流体来源和天然产出特征分类和地质流体构造分类。 1. 地质流体来源和天然产出特征分类： 一般地，根据流体来源和其天然产出地质特征，将地质流体分为以下几种类型： （1）大气降水：地表水蒸发再降落于地面的水，它直接参与了表层岩石的风化剥蚀、搬运及元素的分散、富集成矿等作用。 （2）海水：咸化度较高的卤水体系，聚集了自然界所有的元素； （3）成岩流体：沉积物在沉积成岩作用过程中产生的流体，包括地层水、沉积岩中有机质热演化形成的石油和天然气等。地层水包括渗入地层的地表水和建造水及其混合水，建造水是在封闭于沉积物中的沉积水并与沉积物发生反应。由于沉积盆地所处地理环境不同，建造水的成分类型有较大的差异。内陆盆地环境建造水是地表大气降水集中封闭于沉积物中并经过一定的水岩反应，滨海盆地环境建造水是封闭在沉积物中的海水。 （4）岩浆流体：来源于地球内部不同部位的岩浆流体以及岩浆上升过程中因分异或结晶释放的流体，前者地质表现形式为各种岩浆岩和火山岩，后者地质表现形式为各种脉岩和脉体等；根据来源深度不同，岩浆流体又可以分为地壳流体和地幔流体等类型。 （5）变质流体：变质过程中脱水-脱挥发份产生的流体。 （6）成矿流体：在成矿作用过程中形成的地质流体，是在特定地质环境中经过特定地质演化形成的具有特殊成分的地质流体，一般富含挥发份、卤索及不相容碱金属、碱上金属元索。 （7）热液流体：来自于特殊构造环境、温度较高的地质流体，热液流体温度一般介于180-400℃，热流体来源有其特殊的构造背景，正常沉积盆地中的成岩热液流体温度一般低于180℃，大洋中脊裂谷构造环境中的热液沉积物温度在200℃以上，陆缘海槽，弧后盆地裂谷环境中的热液沉积物多为中低温组合，温度在200℃以下。 热液流体是近年来成矿作用中非常受重视的一种地质流体，根据不同地质作用中形成的流体溶质成分及温度特征，成矿热液流体分为：高温硅钾卤水（卤水指盐度超过5%的液态流体）、中温碳酸盐型卤水及低温硫酸盐型卤水，不同温度热液流体对应地富有特殊的化学成分特征。 ①高温硅钾卤水：由于中高温型热液交代或热水沉积矿化和硅钾元素的特殊性质，使高温卤水中SiO2和K2O丰度较高。因此热水沉积成矿呈现富硅钾岩建造。 ②中温碳酸盐卤水：以碳酸盐型流体为主，富含Fe2+、Mn2+、Mg2+的碳酸盐化合物为特征，起源于建造水系统、天水淋滤及海源流体系统。因此在中低温或热水沉积中常伴有铁白云石、菱铁矿和石膏。 ③硫酸盐卤水：主要是Ba2+、Sr2+、Ca2+的硫酸盐化合物，在海陆相各环境中广泛存在。主要沉积物是硬石膏、石膏、天青石和重晶石。