布里奇曼石和二氧化硅同質(zhì)多像變體的高壓研究.pdf

1、下地幔約占固體地球體積的55％。根據(jù)地幔巖成分模型，下地幔主要由鐵方鎂石((Mg，F(xiàn)e)O，體積占比約20％），布里奇曼石((Mg，F(xiàn)e) SiO3，體積占比約75％)以及鈣鈦礦型鈣硅酸鹽（CaSiO3，體積占比約5％）構(gòu)成，其中體量最大的布里奇曼石被認(rèn)為是下地幔乃至整個(gè)硅酸鹽地球含量最高的礦物。下地幔內(nèi)觀測(cè)到的局部地震波速/密度異?？蓺w因于其溫度差異、部分熔融或成分和結(jié)構(gòu)的變化，而影響下地幔礦物的成分及密度變化的最主要參數(shù)為鐵含量;與

2、此同時(shí)，伴隨著俯沖洋殼內(nèi)二氧化硅飽和成分(MOR B)在高溫高壓下發(fā)生相變并達(dá)到平衡，以及富鐵布里奇曼石的分解反應(yīng)，二氧化硅高壓同質(zhì)多像變體可形成并穩(wěn)定存在于整個(gè)不均一地幔。故研究高壓下布里奇曼石及其鐵含量的變化以及二氧化硅的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對(duì)于解釋地幔不均一性具有重要意義。本論文主要利用同步輻射X射線衍射技術(shù)以及多晶晶體學(xué)的分析手段，對(duì)以上兩類下地幔礦物/物相進(jìn)行了高壓實(shí)驗(yàn)研究，得到的主要結(jié)論如下:
　　1.采用金剛石對(duì)頂砧結(jié)合原位雙面

3、激光加溫技術(shù)在不同溫壓條件下合成了富鐵布里奇曼石(Mg，F(xiàn)e)SiO3。原位X射線衍射結(jié)果表明共存相還包括SiO2高壓同質(zhì)多像變體。通過常溫常壓下布里奇曼石晶胞體積與其鐵含量的關(guān)系V0=162.36+6.27XFe，以及其不同鐵含量的室溫狀態(tài)方程得出本研究合成的布里奇曼石含鐵量分別為～15 mol％，18 mol％和40 mol％，其中鐵含量達(dá)到40 mol％的布里奇曼石在64 GPa、2000-2300 K條件下合成。對(duì)比各組實(shí)驗(yàn)條件

4、可以得出，實(shí)驗(yàn)條件的控制如樣品被加熱區(qū)域的溫度梯度以及初始樣品成分、結(jié)構(gòu)的均一性會(huì)影響高溫高壓下樣品中鐵的分布，進(jìn)而影響布里奇曼石的實(shí)際鐵含量。
　　2.結(jié)合多晶晶體學(xué)分析方法和高壓原位同步輻射X射線衍射技術(shù)，在準(zhǔn)靜水壓環(huán)境中研究了二氧化硅高壓變體的相變及室溫狀態(tài)方程。2200 K淬火后，在55 GPa壓力下合成的二氧化硅以斯石英為主，觀察到少量相變后的CaCl2型二氧化硅，且后者的硅氧八面體呈現(xiàn)不同程度的扭曲。對(duì)亞微米級(jí)晶粒的分