根据地震学、地球物理学、地球化学、宇宙化学以及高温高压实验等研究结果，现已确认液态地球外核由约90wt.％的金属铁和10wt.％的轻元素组成。尽管轻元素在地核中的含量相对较少，却对地核的动力学行为和热力学特征等有着重要的影响。综合各方面研究结果，目前认为外地核中可能含有的候选轻元素为：硅(Si)、硫(S)、氧(O)、碳(C)和氢(H)，并且最少应含有两种轻元素。而在这些轻元素中，大多数学者认为O、S和Si在外地核中的含量较多，因此被认为是外地核中的主要候选轻元素。但是理论和实验研究结果表明，外地核中不可能同时含有大量的O和Si，因为在原始地球吸积的过程中，含O地核的形成需要氧化条件，而含Si地核则是在相对还原的条件下形成的。因此外地核物质最有可能的组分是Fe-O-S或Fe-Si-S体系。近期Huang等人利用动高压实验测量了Fe-O-S体系的状态方程和声速，并在相同的温度和压强条件下与外地核的密度和体波声速进行了比较，发现外地核是贫O的，其O含量至多不超过2.5wt.％，而最乐观的估计值是0.5wt.％，同时也指出外地核物质极有可能是Fe-Si-S体系(Evidence for an oxygen-depleted liquid outer core of the Earth，Nature，2011，479)。　　 为了准确限定外地核中S和Si的含量，我们要清楚地了解S和Si在外地核高温高压环境下对纯铁密度和声速的影响。根据上述研究目标，本文选取Fe88.24S11.76(Fe/FeS混合物，88.24wt.％Fe和11.76wt.％S)体系作为研究对象，利用二级轻气炮动高压实验设备测量其Hugoniot状态方程，来研究高温高压下S对纯铁的状态方程的影响，并为后续Fe-S体系声速的实验测量提供必需的实验参数。全文主要的研究内容和创新点归纳如下：　　 1.应用六面顶大腔体压机，摸索利用Fe和FeS高纯粉末合成大块致密Fe-S体系样品的温度和压强条件，发现其最佳合成条件为压强2GPa，温度800℃。样品的平均密度为6.50g/cm3，与其理论密实密度6.48g/cm3非常接近。SEM/EDS检测结果表明：S以FeS方式均匀分布在样品中，并且样品Fe和FeS粉末之间无间隙，达到了非常好的致密程度。根据原料配比比例，S的含量为11.76wt.％。　　 2.应用二级轻气炮动高压实验装置，借助电探针技术，在约93-200GPa压强范围内测量了其Hugoniot线，得到Hugoniot参数为：C0=3.468(±0.142)km/s，λ=1.618(±0.054)。并且根据已有的Fe和FeS的Hugoniot实验数据，用可加性方法预估了Fe88.24S11.76组分的Hugoniot线，发现预估结果和本文实验结果是一致的。这表明用可加性方法能很好的描述Fe-S体系的Hugoniot状态方程，此外也表明在冲击加载过程中，样品中的Fe和FeS没有发生可观测的化学反应。　　 3.在实测Hugoniot参数的基础上，根据热力学方法计算了外地核环境下Fe88.24S11.76组分的密度和体声速，并与PREM模型的密度和声速数据做了对比，发现无论是对于密度还是声速，11.76wt.％的S都显得“过量”了。　　 4.以满足外地核密度(地震波PREM模型的限定)为出发点，计算了Fe90S10组分在外地核环境下的密度和声速。计算结果表明10wt.％的S基本可以满足外地核的密度约束，然而其声速却低于PREM模型的数据，特别是在外地核的顶部。即10wt.％的S虽然可以满足外地核的密度限定，却无法解释外地核的声速特征。这一结果说明：即使不考虑S元素的地球化学丰度问题，外地核也不可能是由Fe-S体系组成的。　　 Fe-S-Si体系极有可能是外地核的物质组分，结合地球化学对S含量的限定(2-3wt.％)，Fe-S-Si体系中Si的含量应该是相当可观的。为此下一步的研究工作是进一步测定Fe-S体系的Hugoniot声速，以及Fe-Si体系(合理的Si含量应该在10wt.％左右)的Hugoniot线以及声速，为研究Fe-S-Si体系做充分的准备。