下地幔矿物的高温高压物理性质研究

发布时间：2023-04-26 05:45

　　地震学观测数据是我们了解地球内部结构的重要依据。而高温高压矿物学实验给出的矿物的密度、波速、相变等信息对我们理解下地幔的速度密度变化和异常也有十分重要的作用。在本文中,我们利用激光加热的金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射技术探究了下地幔与下地幔俯冲洋中脊玄武岩中的几种重要矿物的结构相变以及热力学状态方程。我们首先通过对下地幔中含量第三的CaSiO3钙钛矿的热力学状态方程的测量,结合布里基曼石和铁方镁石的文献调研得到了下地幔地幔岩模型成分的密度与体波波速数据与PREM模型最为吻合。继而,通过对富Fe布里基曼石结构相变与状态方程的研究,我们给出了下地幔D"层速度不连续面的多种形式的可能来源。最后,我们探究了SiO2的相变和状态方程,并对其在俯冲板片附近可能带来的速度异常进行了讨论。我们的结果为下地幔多种主要矿物的热力学状态方程提供了更好的约束,也为下地幔的物质组成和速度异常的研究提供了更好的支持。CaSiO3钙钛矿是下地幔中含量第三的矿物,在俯冲洋中脊玄武岩中含量更达到了22-25%。本文中,我们首先在24至156 GPa,最高达到2600 K的范围内拟合了 CaSiO3钙钛矿的热力学状态...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 地幔的组成成分及性质
    1.2 下地幔底部D"层
    1.3 俯冲板片的组成成分
    1.4 文章结构
第二章 实验方法与数据处理
    2.1 金刚石对顶砧的发展
    2.2 金刚石对顶砧的设计与加压
    2.3 垫片
    2.4 传压介质
    2.5 定压物质
    2.6 X射线衍射实验
    2.7 热力学状态方程
第三章 基于CaSiO₃热力学状态方程的下地幔地幔岩模型的讨论
    3.1 序言
    3.2 实验
    3.3 结果
    3.4 讨论
    3.5 布里基曼石和铁方镁石的状态方程
        3.5.1 布里基曼石的状态方程
        3.5.2 铁方镁石的状态方程
    3.6 下地幔的密度、体积模量和体波波速模型
        3.6.1 地幔岩成分的下地幔地震学剖面模型
        3.6.2 球粒陨石成分的下地幔地震学剖面模型
        3.6.3 CaSiO₃钙钛矿含量对下地幔速度密度模型的影响
        3.6.4 Rρ/Φ

    3.7 小结
第四章 CaSiO₃高压下的结构和稳定区间
    4.1 序言
    4.2 实验
    4.3 结果
    4.4 讨论和地球物理意义
    4.5 小结
第五章 基于富Fe布里基曼石系统相界与状态方程的下地幔底部速度密度模型
    5.1 序言
    5.2 实验样品
    5.3 结果
    5.4 讨论
        5.4.1 布里基曼石和后钙钛矿的相界
        5.4.2 布里基曼石和后钙钛矿的密度和体波波速
    5.5 地球物理意义
    5.6 小结
第六章 SiO₂的高压相和热力学状态方程
    6.1 序言
    6.2 实验
    6.3 结果
    6.4 讨论
        6.4.1 高压下SiO₂的相图
        6.4.2 高压下SiO₂的热力学状态方程和密度、体积模量速度模型
    6.5 小结
第七章 总结
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文



本文编号：3801867

boshi