布里奇曼石和二氧化硅同質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％）構成，其中體量最大的布里奇曼石被認為是下地幔乃至整個硅酸鹽地球含量最高的礦物。下地幔內觀測到的局部地震波速/密度異?？蓺w因于其溫度差異、部分熔融或成分和結構的變化，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，伴隨著俯沖洋殼內二氧化硅飽和成分(MOR B)在高溫高壓下發(fā)生相變并達到平衡，以及富鐵布里奇曼石的分解反應，二氧化硅高壓同質多像變體可形成并穩(wěn)定存在于整個不均一地幔。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構轉變對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射線衍射技術以及多晶晶體學的分析手段，對以上兩類下地幔礦物/物相進行了高壓實驗研究，得到的主要結論如下:
　　1.采用金剛石對頂砧結合原位雙面

3、激光加溫技術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射線衍射結果表明共存相還包括SiO2高壓同質多像變體。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％，其中鐵含量達到40 mol％的布里奇曼石在64 GPa、2000-2300 K條件下合成。對比各組實驗條件

4、可以得出，實驗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、結構的均一性會影響高溫高壓下樣品中鐵的分布，進而影響布里奇曼石的實際鐵含量。
　　2.結合多晶晶體學分析方法和高壓原位同步輻射X射線衍射技術，在準靜水壓環(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。對亞微米級晶粒的分