下地幔温压下(Mg,Fe)SiO3钙钛矿的相稳定性对冲击回收样品的微观分析

张莉 龚自正 刘红 邓力维 薛学东 经福谦

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下地幔温压下(Mg,Fe)SiO3钙钛矿的相稳定性对冲击回收样品的微观分析

    通讯作者: 龚自正; 

Stability of (Mg,Fe)SiO3-Perovskite at Lower Mantle Pressure and Temperature Conditions

    Corresponding author: GONG Zi-Zheng
  • 摘要: 在60~110 GPa冲击压力(估算温度为2 300~4 800 K)范围内进行了5发原始样品为(Mg0.92,Fe0.08)SiO3顽火辉石的冲击压缩回收实验,对回收样品进行的X射线衍射(XRD)和红外吸收光谱(IR)分析结果表明:(1)回收样品的主相均是单链状结构硅酸盐,而非钙钛矿结构;(2)回收样品中均未观察到氧化物SiO2和(Mg0.92,Fe0.08)O的XRD 和IR特征谱线;(3)回收样品的XRD、IR特征谱线变得简略,并发现了与原始样品有某些不同的特征谱线,随冲击压力增加,这种变化趋于明显;(4) 通过对比冲击压力在85 GPa以下和97 GPa以上回收样品的XRD、IR特征谱线,没有观察到明显的新谱线特征出现。结合先前的冲击Hugoniot状态方程实验数据分析,可以认为:在冲击压缩过程中样品处于钙钛矿结构,在冲击卸载过程中样品发生了由钙钛矿结构向单链状结构的逆转相变;特别是,在实验的温度压力范围内,不可能发生由(Mg0.92,Fe0.08)SiO3向SiO2和(Mg0.92,Fe0.08)O的化学分解相变,顽火辉石的高压相钙钛矿结构是稳定的。回收样品和原始样品的谱线差异可能对应于高压加载或卸载过程引起的某种晶格畸变,而高压加载导致钙钛矿型顽火辉石晶格畸变的可能性更大。这一结果将对下地幔矿物学模型的建立和下地幔地震波探测结果的解释提供基础物理依据。
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出版历程
  • 收稿日期:  2003-07-16
  • 录用日期:  2003-10-15
  • 刊出日期:  2004-06-05

下地幔温压下(Mg,Fe)SiO3钙钛矿的相稳定性对冲击回收样品的微观分析

    通讯作者: 龚自正; 
  • 1. 西南交通大学物理研究所,四川成都 610031;
  • 2. 辽宁大学物理系,辽宁沈阳 110036;
  • 3. 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室,四川绵阳 621900

摘要: 在60~110 GPa冲击压力(估算温度为2 300~4 800 K)范围内进行了5发原始样品为(Mg0.92,Fe0.08)SiO3顽火辉石的冲击压缩回收实验,对回收样品进行的X射线衍射(XRD)和红外吸收光谱(IR)分析结果表明:(1)回收样品的主相均是单链状结构硅酸盐,而非钙钛矿结构;(2)回收样品中均未观察到氧化物SiO2和(Mg0.92,Fe0.08)O的XRD 和IR特征谱线;(3)回收样品的XRD、IR特征谱线变得简略,并发现了与原始样品有某些不同的特征谱线,随冲击压力增加,这种变化趋于明显;(4) 通过对比冲击压力在85 GPa以下和97 GPa以上回收样品的XRD、IR特征谱线,没有观察到明显的新谱线特征出现。结合先前的冲击Hugoniot状态方程实验数据分析,可以认为:在冲击压缩过程中样品处于钙钛矿结构,在冲击卸载过程中样品发生了由钙钛矿结构向单链状结构的逆转相变;特别是,在实验的温度压力范围内,不可能发生由(Mg0.92,Fe0.08)SiO3向SiO2和(Mg0.92,Fe0.08)O的化学分解相变,顽火辉石的高压相钙钛矿结构是稳定的。回收样品和原始样品的谱线差异可能对应于高压加载或卸载过程引起的某种晶格畸变,而高压加载导致钙钛矿型顽火辉石晶格畸变的可能性更大。这一结果将对下地幔矿物学模型的建立和下地幔地震波探测结果的解释提供基础物理依据。

English Abstract

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