《下地幔條件下MgSiO3聲速的動高壓實驗研究》是依託武漢理工大學，由胡曉軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：下地幔條件下MgSiO3聲速的動高壓實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡曉軍
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
MgSiO3是地球下地幔的主要造岩礦物之一，其高溫高壓下的物性特徵是限定下地幔實際礦物組成的重要依據。然而由於缺乏MgSiO3在高壓同時高溫（相當於下地幔）條件下的實驗測量數據，特別是聲速測量數據，目前對於下地幔的具體礦物組成沒有統一定論。本項目擬以高壓合成的高純輝石相MgSiO3作為研究對象，藉助近年來發展成熟的衝擊波高壓實驗及其診斷技術，在80-140GPa衝擊高壓同時高溫條件下測量狀態方程和聲速數據。實驗獲取的聲速數據，是對目前深部地幔礦物組成研究的重要補充，對於今後高壓實驗研究的候選礦物設計，以及最終確定下地幔礦物構成具有基本的參考意義。
結題摘要
本項目旨在測量地球下地幔最主要的礦物MgSiO3在極端壓力和溫度條件下的狀態方程。項目使用實驗室合成的理想組分MgSiO3頑火輝石作為起始樣品，採用衝擊波載入手段，使得樣品在衝擊壓縮過程中發生結構相變，從輝石結構相變到鈣鈦礦結構，我們同時測量其狀態方程數據。這種測量結果可以和下地幔的地震波模型進行對比，以此確定下地幔中MgSiO3組分的可能含量。同時，MgSiO3在極端條件下（超過200GPa的衝擊壓力）的狀態方程也是重要的參考依據，可以用來界定超級行星的星幔礦物結構和組成。我們總計獲取了11個數據點，壓力從大約55GPa一直延伸到207GPa。我們發現，在核幔邊界（大約135GPa）MgSiO3的密度相對地震波模型給出的數值低大約5%，表明下地幔不可能是由純的MgSiO3鈣鈦礦組成的。這個結論為進一步限定下地幔礦物組分提供了參考依據。此外，我們發現MgSiO3在195GPa衝擊壓力下發生了分解反應。模擬計算表明，分解物的狀態方程對應MgO和SiO2的混合物。這一發現證明了在超級行星的星幔溫度和壓力條件下，MgSiO3不是穩定的礦物相，分解之後的氧化物組成將限定星幔的密度特徵和熱力學結構。
