光散射谱学在地球内部物质弹性波速测量中的应用与展望

摘要：

高温高压下地球内部物质弹性波速的实验测量数据，可直接与地震波观测结果相结合，对地球内部的组成、状态和物质运移方式等进行反演，是了解地球深部信息的重要手段。在金刚石压砧（diamond an-vil cell，DAC）中利用布里渊散射对矿物波速进行原位测量，是人们研究地球各圈层弹性性质的重要方法。随着 DAC 实验技术发展，一方面，可以获得模拟地球各圈层的极高温压条件；另一方面，DAC 的光学特性使得各种光学分析和测试方法得到了广泛的应用。要获得高温高压下的弹性波速，首先需要对样品腔中的实验压力和加热温度进行精确的标定和测量；其次需对散射信号进行处理，通过布里渊散射频移，求出样品中的波速；最后结合 X 射线技术获得的晶格常数，可由固体弹性理论解出矿物的各弹性参数。重点介绍了布里渊散射和拉曼散射等光谱学方法在弹性波速实验研究中的应用，阐述了它们在波速测量、压力和温度标定等方面的基本原理和研究进展。分析了两种光谱学定压方法（荧光光谱压标和拉曼光谱压标）的定压方式和适用范围，以及两种主要的光谱学温标（黑体辐射温标和拉曼光谱温标）在温度测量中的应用。最后，回顾了基于光谱学测量建立起来的布里渊散射系统对下地幔主要矿物（钙钛矿、方镁铁矿、斯石英等）弹性波速测量取得的新成果，深入讨论了它们的地球物理意义，并对其未来的发展进行了展望。

关键词：布里渊散射、拉曼散射、光谱学、弹性波速、地球物理

分类号：P313.3(大地（岩石界）物理学（固体地球物理学）)

资助基金：国家高技术研究发展计划863计划项目2010AA09Z207;中国科学院重大科研设备研制项目YZ200720;中国科学院地球化学研究所“135”项目，中国科学院百人计划项目和国家自然科学基金项目41474078，41304068和41174079

在线出版日期：2015-11-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：2588-2595