石英类材料论文参考文献

NG：石英包裹体揭示下地壳与高压熔体有关的地震活动

俯冲带区域地震活动频繁，震源深度从几公里到几百公里不等，对应了非常广的温度和压力范围。在地震过程中，两个相邻岩块之间发生快速相对位移，伴随剧烈摩擦，并在摩擦面上可以形成一层较薄的高温摩擦熔体。地震结束后这些摩擦熔体快速冷却并形成过冷熔体，最终凝结为玻璃状或细粒的深色岩脉，即假玄武玻璃（Pseudotachylyte）。假玄武玻璃由于经历了地震过程中的应力释放以及摩擦熔融过程，被称为地震化石（fossil earthquake）。现今对假玄武玻璃的研究往往局限于岩石学的定性描述，这是因为冷凝结晶过程持续时间太短，里面的矿物组合较难达到热力学平衡，这使得研究人员对地震过程中的摩擦熔体所经历的瞬时温度和压力知之甚少。近日，挪威奥斯陆大学地球科学学院仲歆等应用石英包裹体压力计计算了地震过程中的摩擦熔体压力，使用弹性建模限定了下地壳的非静岩应力场，相关成果于6月17日发表在 Nature Geoscience 上。

在挪威西部卑尔根附近的Holsnoy岛，由于加里东造山期的地震活动，形成了岛上的假玄武玻璃。这些假玄武玻璃含有石榴子石颗粒（图1），这些石榴子石在假玄武玻璃的外缘分布密集，粒径较小，而在内部则相反，其分布类似被吹散的蒲公英。可能反映在靠近围岩的一侧摩擦熔体冷却速度较快，石榴子石结晶时间较短，所以结晶形成的粒径较小；而远离围岩的一侧石榴子石有更长的时间结晶，所以粒径较大。

图1 （a）假玄武玻璃的野外照片；（b）假玄武玻璃和围岩的交界面，一粒石榴子石被截断。在假玄武玻璃内部遍布着似蒲公英状的小粒石榴子石，这些石榴子石在靠近交界面颗粒较小，在远离交界面颗粒较大（修改自Zhong et al., 2021）

通过深入观察这些石榴子石，发现它们内部发育各种包裹体。该研究集中在石英包裹体上，石英相对石榴子石更容易被压缩，当石英随着石榴子石被带到地表后会含有一定剩余压力。这个现象在日常生活中经常见到，例如将一个密封的空可乐瓶带上飞机，随着机舱压力降低，可乐瓶会膨胀。这是因为起飞后机舱的压力低于地表的标准大气压，所以空气会推动可乐瓶膨胀。类似地，石英包裹体就相当于这个例子中的空气，而石榴子石则好比可乐瓶。当石英被带到地表后，所包含的剩余压力的多少取决于石英和石榴子石的物理参数，以及石英被包裹时周围的温度和压力。

为了获取地震时摩擦熔体的压力，研究人员使用拉曼光谱仪测量了石英包裹体的拉曼频率偏移。在压力作用下石英晶格的振动频率升高，而频率的升高约正比于其所受的压力，通过这个方法得以计算出石英包裹体的剩余压力（见图2）。随后，通过建立一维弹性模型，恢复了石英包裹体记录的摩擦熔体压力。在超过围岩700 条件下摩擦熔体压力应高于2 GPa。该研究首次对地震过程中的摩擦熔体进行准确的压力限定。有趣的是，这个压力和通过假玄武玻璃基质中的绿辉石-长石热力学平衡计算出的压力 GPa相差超过 GPa，远远高于这两个方法的误差范围总和。这个发现也带来一个问题，为什么两个方法的限定出来的压力相差如此大？

毫无疑问，石榴子石应在摩擦熔体冷凝的早期形成，因为其内部并未发现低压的长石包裹体，而假玄武玻璃的绿辉石-长石基质则是在随后的冷凝退火过程中形成的，两者压力的差值反映了摩擦熔体的降压过程。为解释两者的压力差值，需要模拟摩擦熔体在地震前后的应力变化。

图2 （a）通过拉曼光谱测量出的石英包裹体的剩余压力，横轴纵轴为通过两个拉曼峰计算出的剩余压力，校正关系来自Schmidt and Ziemann（2000）；（b）绿色条带展示的是通过弹性模型恢复的摩擦熔体压力（修改自Zhong et al. 2021），虚线展示的是通过假玄武玻璃基质中的绿辉石和长石成分限定出的压力，与Bhowany et al.（2018）结果一致

研究人员使用了Eshelby解析解进行弹性建模。该方法可用于计算脉体由于体积变化或远场力作用下产生的应力。研究人员首先尝试检验由于摩擦熔融导致的体积膨胀是否可能带来瞬时的压力升高。模拟结果（图3a）显示，即使10%的体积膨胀仍然无法带来可观的熔体压力升高。随后，通过尝试检验低粘度的摩擦熔体在非静岩压力作用下是否可能产生明显的压力变化，研究发现，当地震摩擦熔体形成时，其内部压力瞬间达到垂直于其表面的远场应力（图3b），这是由于摩擦熔体剪切模量接近零，所以无法承受较高的差应力。为了保证受力平衡，摩擦熔体的压力值需等同于作用在脉体上的垂向应力。在冷凝初期蒲公英状石榴子石首先形成，其中的石英包裹体记录了高至 GPa的摩擦熔体压力。而熔体彻底冷凝后，假玄武玻璃熔体的压力则快速回复至远场应力，并在退火过程中形成小粒的绿辉石-长石基质，对应了 GPa的压力。这个过程可以较好地解释石榴子石和假玄武玻璃基质的 GPa的压力差。值得一提的是，这里推测出的非静岩应力场的差应力值可以被其他独立方法验证，如通过熔体注入的弹性力学模型，得到的差应力值也在 GPa左右，与图3b的结果接近。

图3 （a）10%体积膨胀导致的熔体压力变化；（b）远场力作用下的熔体压力变化（Zhong et al., 2021）

最后的一个关键问题是这个非静岩应力场是代表地震过程中的瞬时动态应力还是可以长期存在的构造应力？为回答这个问题，研究人员进行了热传导模拟（图4）。摩擦熔体由于热传导，其核心温度在3分钟后将降至1000 左右。考虑石榴子石较慢的结晶速率，保守估计，其结晶时的温度应低于800至900度。而地震的动态应力持续时间取决于震级，最多持续几十秒至几分钟（Rowe et al. 2012），所以石榴子石内部的石英包裹体记录的应该为构造应力。特别的是这个构造应力含有将近1 GPa的差应力。这个工作也引出了几个关键问题：

（1）该地区围岩内未见含水矿物，断裂如何在较高的围压下形成？断层形成初期受到了什么弱化作用？Jamtveit et al.（2018）提出一个新的理论，认为下地壳地震可能是由上地壳地震引起的，这个理论是否可以用在该地区？

（2）下地壳的强度是否可以承受这个差应力？考虑围岩的蠕变作用，这个过程可能对应了地震前后应力的快速累积与释放，或是干燥的下地壳在流变学上比传统认为的更强？

（3）由于该假玄武玻璃样品的独特性（蒲公英状石榴子石及石英包裹体），研究人员得以限定地震成因的摩擦熔体压力，但该方法是否可以在其他地区推广，值得更多的研究。

图4 热传导模拟结果，初始摩擦熔体为1500摄氏度（蓝色），高于石榴子石的熔点。曲线表示不同时间下摩擦熔体和围岩的温度变化

主要参考文献

Bhowany K, Hand M, Clark C, et al. Phaseequilibria modelling constraints on P–T conditions duringfluid catalysed conversion of granulite to eclogite in the Bergen Arcs,Norway[J]. Journal of Metamorphic Geology, 2018, 36(3): 315-342.

Jamtveit B, Ben-Zion Y, Renard F, et al. Earthquake-inducedtransformation of the lower crust[J]. Nature, 2018, 556(7702): 487-491.

Rowe C D, Kirkpatrick J D, Brodsky E E. Fault rock injections recordpaleo-earthquakes[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2012, 335: 154-166.

Schmidt C, Ziemann M A. In-situ Raman spectroscopy of quartz: Apressure sensor for hydrothermal diamond-anvil cell experiments at elevatedtemperatures[J]. American Mineralogist, 2000, 85(11-12): 1725-1734.

Zhong X, Petley-Ragan A J, Incel S H M, et crustal earthquake associated with highly pressurized frictionalmelts[J]. Nature Geoscience, 2021.

四氧化三铁是铁的一种氧化物，其化学式为Fe3O4，相对分子质量为。四氧化三铁是中学阶段唯一可以被磁化的铁化合物。四氧化三铁中含有Fe2+和Fe3+，X射线衍射实验表明，四氧化三铁具有反式尖晶石结构，晶体中并不存在偏铁酸根离子FeO2。四氧化三铁，又称磁性氧化铁、氧化铁黑、磁铁、磁石、吸铁石，天然矿物类型为磁铁矿。铁在四氧化三铁中有两种化合价，为反式尖晶石结构，即FeⅢ[FeⅢFeⅡ]O4。另外，四氧化三铁还是导体，因为在磁铁矿中由于Fe2+与Fe3+在八面体位置上基本上是无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性。SiO2又称硅石。在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，含铁量较高的是淡黄色。密度 ～.熔点1670℃（鳞石英）；1710℃（方石英）。沸点2230℃，相对介电常数为。不溶于水微溶于酸，呈颗粒状态时能和熔融碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。

光纤通信技术中的电力系统调度应用论文

【 摘要 】光纤通信的特点体现在可靠高效，在电力行业应用十分广泛，在继电保护、监控调度、自动化方面发挥着重要作用。本文就光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用作简要阐述。

【 关键词 】光纤通信技术；电力系统调度；应用

光纤技术应用于电力企业，对于企业管理水平发挥了巨大作用。与其它的技术相比，光纤通信具有独特的优越性。此种技术以光纤作为传输介质，利用光线进行信息传递。光纤通信技术的组成包括了以下部分，电端机，中继器，光缆，光湍机。此种技术在应用方面组网非常的灵活，可以是星型、网型，也可以是链型等。而电力调度自动化通常是应用环形网络，从而使其连接于计算机局域网络，达到数据共享目的。

1光纤通信

光纤通信是将光作为载波，光纤作为传输媒质，从而实现信息传输。光纤的组成包括了纤芯，包层，涂层。内芯在几微米到几十微米之间，比发丝还细。中间层将其称之为包层，纤芯完成信号的传输，包层与纤芯的折射率不同，将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用，涂层的作用在于保护光纤。光纤的通信原理是，将需要传输的信息在发送端变为电信号，之后将其调制到激光器发射的光束，光的强度会随着信号幅度变化而相应变化，并利用光纤发送。而在接收一端，光信号由检测器接收并且将其变为电信号，通过解调使其恢复到原来信号状态。光纤通信在技术方面的组成包括了信号发射，信号合波，信号放大与传输，信号接收，信号分离。

2光纤通信技术的特点

光纤通信技术的特点体现在以下方面，首先是具有较大的传输容量，传输带宽与调制方式是光纤通信技术具备传输容量的因素。光源具有调制特性，相比于电缆与铜线其通信容量要大许多，并且可以通过其它措施使信息在传递过程中损失程度最大限度的降低，从而避免信息容量导致的限制。光纤通信抗干扰能力比较强，光纤材料的主要成分是石英，此种材料具有良好的绝缘效果，因此使光纤具备了较好的抗干扰能力。石英材料自身的性能比较稳定，具有较强的抗腐蚀能力，并且绝缘效果好，能够抵抗雷电干扰与太阳黑子活动。人为电磁的干扰也能够得以削弱。在具体施工环节，光纤架设如果采用平行架设的方式，同时高压电线也采用平行架设的方式，就能够构成复合型光缆，从而为电力调度自动化工作开展提供支撑，电磁脉冲对通信造成影响就可以有效降低。保密性能较好，电波传输过程中，电磁波泄露情况是无可避免的，而电磁波泄露，就会使信号安全性降低，严重的时候信号可能被窃取。而利用光纤技术可以将信息限制于光线中，即使是出现泄露情况，光纤外包皮也能够将信号吸收，从而避免外界窃取信号。但是在实际施工过程中可能会存在同一条光缆包裹数量不等的光纤，而由于光纤外包皮的作用，彼此之间不会出现信息干扰问题。光缆传输产生的损耗较低，相比于现有的传输介质，光纤产生的损耗是最低的，因此在远距离传输时采用光纤更加的合理。随着社会经济的发展，人们对于信息传输要求也在提升，而信息传输距离在不断增大，由此会导致传输损耗增大，降损已经成为了信息传输过程一项非常重要的工作。

3光纤传输应用于电力调度自动化

电力系统组成包括了配电系统、输变电系统、发电厂等，而对于通信系统而言，信息传输的通畅性是确保系统能够有效运行的关键所在，因此光纤技术对电力系统的作用日益重要。光纤通信的组网方式非常的灵活，可以将其分为星型、树型、网状、环状等。考虑到电力调度自动化特点通常采用的是树形与环型结合，或者是单纯的环型网络，通过连接计算机实现数据共享。通信网络节点较多，为避免在工作过程中出现通信中断等故障，企业可以考虑双光纤环路自愈型网络，其中配置具备自动切换功能光纤收发器。一旦光纤通信出现了问题，切换器能够及时构成新的光纤路径，从而实现通信系统自愈，确保继电工作正常，电力调度工作能够正常进行。光纤通信技术应用于电力调度自动化，由于供电部门工作特殊，因此要求电网运行可靠，对于继电保护工作的要求也在日益提升。当电力系统出现问题的时候，工作人员需要及时准确的判定故障的位置及原因，并且快速解决问题，从而将系统故障产生的影响控制在一定范围内。对于调度侧的远程遥控而言，不能出现非正常的拒动现象，光纤通信的稳定性直接影响到电网运行的稳定性。光纤系统通信容量大，具有较强的抗干扰性，为电力调度工作正常开展提供了有力的支持。电力调度自动化建设既体现在信息自动化传输，同时也需要其它系统为其提供辅助，从而使调度自动化的工作目标得以达成。其它辅助系统包括了、视频监控、调度电话、五防系统等。光纤通信的作用在于使相关系统能够正常有效运行，因此光纤通信如果不参与系统建设，电力调度自动化工作的效果就会受到极大影响。

4光纤技术应用于电力调度自动化发展前景

随着我国社会经济的发展，光纤技术应用的范围也在逐渐增大，在电力系统中应用光纤技术是社会发展的趋势，通过智能化的方式进行信号传递，而金属电缆则被光纤取代从而成为信息传输的新媒介，并且以此形成了二次通信系统，而二次系统则会成为电力系统发展的趋势。数字化技术发展作为电力调度系统发展的基础，自动化系统需要实现信息传输数字化，对于光纤通信技术而言有一定的挑战性。光纤技术发展需要随着社会变化不断的变化，从而更好的适应社会发展需要，在应用于电力调度自动化系统中使其能够正常发展，对于其中运用的重要技术难点存在的'问题需要加大科研力度，从而使系统在应用的过程中持续完善。电力调度系统在发展过程中向着自动化与智能化的方向发展，从而使工作人员的劳动强度降低，同时工作安全性也得到了提升，调度自动化系统应用能够对现有的配电网络进一步优化，从而使电力网络供电可靠性与供电质量得到提升。作为一种性能稳定的通信传输介质，在电力调度系统中应用光纤，工作人员需要结合到电力企业自身的特点与光纤自身的特点，从而使组成电力调度各个部分能够有效运行，同时也确保电力通信能够更加有效与安全。随着我国电力通信技术的发展，光纤技术应用于电力通信系统也将会发挥更大的作用。

5结束语

电力调度工作向着自动化方向发展是电网发展的趋势，而自动化系统中，光纤通信优势十分的明显，抗干扰能力强、保密性好、低损耗、较大的通信容量等，能够提升电力工作效率水平。而从另一方面来看，电力企业规模扩大，新的技术应用于电网运行，光纤技术应用于电力企业也会面临着来自某些方面的挑战，需要工作人员在技术应用的过程中持续的优化。

参考文献

[1]韩亚男.光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].电子技术与软件工程，2015（7）：41.

[2]施俊国.浅谈光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].数字技术与应用，2010（7）：45~46.

[3]杜鹏锐.综述光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].通讯世界，2015（22）：188.

[4]赵晓娜，赵洪丽，张镇，等.浅谈光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].工程技术：文摘版：00269.

[5]魏悦，吴迪.浅谈光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].工业，2016（11）：00292.