本文關(guān)鍵詞：布里奇曼石和二氧化硅同質(zhì)多像變體的高壓研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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,Fe)O,體積占比約20%),布里奇曼石((Mg,Fe)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／密度異常可歸因于其溫度差異、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；與此同時(shí),伴隨著俯沖洋殼內(nèi)二氧化硅飽和成分(MORB)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,Fe)SiO3。原位X射線衍射結(jié)果表明共存相還包括Si02高壓同質(zhì)多像變體。通過(guò)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 mo1%,其中鐵含量達(dá)到40 mo1%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)晶粒的分析表明這種不同程度的結(jié)構(gòu)扭曲可能存在于類似的位移型相變中。利用多晶晶體學(xué)方法,將多晶樣品中單個(gè)Si02晶粒的衍射點(diǎn)找出并將不同顆粒的衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行混合以求得精確的晶胞參數(shù)。本文的斯石英、CaCl2型二氧化硅的P-V數(shù)據(jù)與前人粉末衍射的結(jié)果相吻合,并證實(shí)了二氧化硅在該二級(jí)相變后更易被壓縮。以斯石英和CaCl2型二氧化硅的特征衍射強(qiáng)峰(110)為基礎(chǔ),本文提出二氧化硅壓標(biāo),可在使用二氧化硅飽和型樣品的高壓實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行快速壓力標(biāo)定。
【關(guān)鍵詞】：布里奇曼石 二氧化硅 相變 狀態(tài)方程 多晶晶體學(xué) 高壓
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P542.5;P579
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-33
• 1.1 引言10
• 1.2 以固體地球?yàn)楸尘暗南碌蒯５V物/成分模型10-12
• 1.3 兩種下地幔礦物/物相：布里奇曼石和二氧化硅高壓變體12-15
• 1.3.1 布里奇曼石12-14
• 1.3.2 二氧化硅高壓多相變體14-15
• 1.4 高溫高壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法15-25
• 1.4.1 高壓實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介15-16
• 1.4.2 金剛石對(duì)頂砧(DAC)壓機(jī)技術(shù)16-23
• 1.4.3 原位激光加溫技術(shù)23-25
• 1.5 同步輻射測(cè)試技術(shù)25-29
• 1.5.1 同步輻射光源簡(jiǎn)介25-27
• 1.5.2 同步輻射X射線衍射27-29
• 1.6 多晶晶體學(xué)簡(jiǎn)介29-31
• 1.7 本文的選題意義和主要研究?jī)?nèi)容31-33
• 第2章 高壓下布里奇曼石鐵含量的實(shí)驗(yàn)研究33-40
• 2.1 引言33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法33-34
• 2.3 結(jié)果與討論34-39
• 2.3.1 晶胞參數(shù)的測(cè)定及鐵含量的計(jì)算35-37
• 2.3.2 布里奇曼石鐵含量變化的實(shí)驗(yàn)因素分析37-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第3章 斯石英、CaCl_2型二氧化硅的相變和狀態(tài)方程研究40-50
• 3.1 引言40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法40-42
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論42-49
• 3.3.1 重訪后斯石英相變42-44
• 3.3.2 斯石英、CaCl_2型二氧化硅的室溫狀態(tài)方程44-46
• 3.3.3 二氧化硅作為壓標(biāo)46-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 結(jié)論50-52
• 4.1 結(jié)論50
• 4.2 展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-60
• 致謝60-61
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果61

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  本文關(guān)鍵詞：布里奇曼石和二氧化硅同質(zhì)多像變體的高壓研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：441779