顽火辉石(Mg0.92,Fe0.08)SiO3的冲击相变和高压状态方程及其地球物理意义

摘要：

用阻抗匹配法和电探针技术在48～140 GPa冲击压力范围内对化学组分为(Mg0.92,Fe0.08)SiO3、初始密度为3.06 g/cm3的天然顽火辉石进行了冲击压缩实验.根据本工作13发实验数据,结合McQueen等人的数据可以看出,(Mg0.92,Fe0.08)SiO3顽火辉石在冲击压缩过程中,大约经历三个明显区域:低压相区,压力范围为0～40 GPa;混合相区,压力范围为40～67 GPa;高压相区,压力范围为68～140 GPa.在低压相区,D-u关系已由McQueen给出;而在高压相区(68～140 GPa),可由本实验数据得到.由叠加原理计算得到的混合物(Mg0.92,Fe0.08)O(Mw)+SiO2(St)的D-u关系及p-ρ关系曲线明显偏离了实验数据的拟合曲线,从而排除了在高达140 GPa冲击压力下,钙钛矿结构的(Mg0.92,Fe0.08)SiO3发生向氧化物化学分解相变的可能性.对高压相区的实验数据进行拟合,可以得到(Mg0.92,Fe0.08)SiO3钙钛矿的Grüneisen参数γ.通过三阶Birch-Murnaghan有限应变状态方程,由冲击波实验数据得到了零压等熵体积模量K0S=259.6(9)GPa及其对压力的一阶偏导数K'0S=4.20(5),其ρ0=4.19 g/cm3.(Mg0.92,Fe0.08)SiO3钙钛矿冲击压缩下的密度数据与PREM密度剖面吻合很好,支持钙钛矿为主要成分的下地幔模型.

关键词：(Mg0.92、Fe0.08)SiO3-钙钛矿、冲击压缩、状态方程、相稳定性、下地幔矿物学组成

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分类号：O521.2;P578.9(高压与高温物理学)

资助基金：国家自然科学基金40474033;国家自然科学基金10299040;高等学校博士学科点专项科研项目20050613017

在线出版日期：2007-05-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：45-54