【摘 要】
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高压条件下熔体的性质是地球深部物质研究的前沿问题之一,具有很大的挑战性。硅酸盐是地球内部的重要组成成分之一,其熔体具有高度的物理和化学活性,因此了解高压条件下硅酸盐熔体的性质,对建立地球内部物质的分化和动力学模型具有极其重要的意义。然而,人们目前所获得的密度,这一反映硅酸盐熔体重要本征性质之一的可靠数据很少。“沉浮”法虽被广泛应用于高压下硅酸盐熔体的密度测量研究中,但“沉浮”法中通常以天然矿物作为
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高压条件下熔体的性质是地球深部物质研究的前沿问题之一,具有很大的挑战性。硅酸盐是地球内部的重要组成成分之一,其熔体具有高度的物理和化学活性,因此了解高压条件下硅酸盐熔体的性质,对建立地球内部物质的分化和动力学模型具有极其重要的意义。然而,人们目前所获得的密度,这一反映硅酸盐熔体重要本征性质之一的可靠数据很少。“沉浮”法虽被广泛应用于高压下硅酸盐熔体的密度测量研究中,但“沉浮”法中通常以天然矿物作为其密度参考球,很大程度上限制了该方法的应用。因此,制备出一种高分辨率且稳定的密度参考球是利用“沉浮”法在高压下熔体的密度测量研究中的当务之急。本论文制备出不同摩尔比的Al2O3-Cr2O3固溶体作为“沉浮”法的密度参考球,并分别对其在常压和高压条件下进行了常规和同步辐射X-射线粉末衍射的研究,取得了以下的研究成果:1.利用光学浮区熔融法制备出不同摩尔比的Al2O3-Cr2O3固溶体,通过改变其中的Cr2O3含量而获得了不同密度的密度参考球,该固溶体的吉布斯混合自由能随Cr2O3含量的增加而增加,热活性、纵波声速和剪切声速、体积弹性模量随Cr2O3含量的增加而降低。2.以Al2O3和Cr2O3的摩尔比分别为7:3、9:1和9.5:0.5的Al2O3-Cr2O3固溶体作为研究对象,利用同步辐射X-射线粉末衍射技术对其进行了研究,并通过高压X-射线粉末衍射结果,获得了不同摩尔比的Al2O3-Cr2O3固溶体的体积弹性模量,为计算不同压力下密度参考球的密度提供了实验依据。3.利用天然矿物作为密度参考球在高压下对辉南橄榄岩熔体的密度进行测量,并根据该橄榄岩熔体密度实验的结论,初步推测出该辉南橄榄岩可能形成的地幔位置。
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