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动高压技术通过对物体动态应力加载,在物体内产生冲击波,利用冲击波的强压缩性质在物体内部产生高温高压的状态,是除了静态压缩技术外,获得物体高温高压状态的重要手段。 地球内部不是静止不变的,而是在不停地演化着。板块运动是地球演化的重要形式。随着板块运动,海洋地壳可以俯冲进入地幔,进行壳幔物质的循环。辉长岩是洋壳的重要组成部分,故此本文对辉长岩样品进行了冲击波加载实验,并分析了可能的相变关系。 地球内部物质成分的研究对于我们认识地球内部的结构、动力学等十分重要。前人对此已进行过大量的研究,给出了地壳、地幔以硅酸盐为主和地核以铁镍合金为主的分层结构,其中地幔主要有两种岩石模型:地幔岩模型与苦橄质榴辉岩模型。地幔转换带是上下地幔能量交换和物质交换的重要场所,对榴辉岩状态方程的研究可以帮助人们更好地认识上地幔、地幔转换带的物质组成,和确定地幔对流的模式。另外,大陆岩石圈拆沉作用也与榴辉岩密切相关。据此,本文在地幔转换带及更深的压力条件下对榴辉岩样品进行了冲击加载实验,得出了榴辉岩在地幔转换带及下地幔压力条件下的密度参数,进一步跟PREM模型进行对比,分析了转换带的岩石组成类型。 通过实验研究,本文初步得到了如下一些结果与认识: (1)在15~40GPa压力范围内对辉长岩样品进行了冲击波加载实验。在16GPa附近,实验结果显示了明显的相变信息。利用原始Hugoniot数据和地震波状态方程,结合热力学关系,计算得到相变后的岩石高压相的零压密度为3.41g/cm3。并且得到了Birch-Murnaghan型等熵压缩线,其零压等熵压缩模量和压缩模量对压力的一阶导数Ks、Ks分别为150.6GPa、1.02。利用静高压下已有的矿物相变关系和矿物集合体的密度计算,再利用融石英在动高压下的压缩性质,得出此相变主要有斜长石分解产生的石英在高压下相变所决定。在实验的压力范围内,辉长岩密度始终低于PREM模型,说明辉长岩无法通过自身重力完成俯冲,其俯冲动力由板块运动提供。 (2)在15~75GPa压力范围内对榴辉岩样品进行了冲击波加载实验。榴辉岩样品在实验压力范围内没有表现出明显相变行为,密度随着压力线性增加。实验结果与PREM模型对比,榴辉岩样品密度在地幔转换带中部以下比PREM模型低,说明拆沉进入地幔的榴辉岩可能停留在地幔转换带中部,无法靠自身重力穿过660km间断面进入下地幔。