Measurements of sound velocity and density of core materials by combination of dynamic and static methods

动态与静态相结合的方法测量芯材的声速和密度

基本信息

  • 批准号:
    1619868
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-04-01 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Earth's metallic core is the engine of the planet, providing the energy to generate its magnetic field and the driving force for plate tectonics. The properties the core control the function of the engine. It is fundamentally important to understanding the physical and chemical properties of the core in order to understand how our planet works. The density and velocity profiles of the core have been derived from seismic observations. Accurate measurements of density and velocity of core iron-alloys under simultaneous high pressure and temperature are required to derive meaningful composition models of the core. Dr. Yingwei Fei investigates the density and sound velocity of core materials over a wide pressure-temperature range by combining static and dynamic experimental methods. The results will be used to develop a comprehensive core composition model. The study will promote interdisciplinary research and significantly advance knowledge of the Earth's core and its influence on the dynamics processes of the planet. The projects will provide training in interdisciplinary research areas for graduate students and postdoctoral associates. The high-pressure techniques developed through the project will have general applications for synthesis of advanced materials, particularly super-hard materials.The objective of the research is to obtain the best measurements of the density and sound velocity of core materials in the Fe-S-Si-O system by combination of static high-pressure compression and shockwave experiment. The proposed projects include (1) measurements of density and sound velocity of a Fe-9wt%O alloy and Fe-3wt%S-3wt%Si-3wt%O mixture by shock compression, and (2) additional measurements of density and sound velocity of an Fe-9wt%Si alloy by static and dynamic compressions. The proposal outlines a new approach to define the density and velocity of the end-member alloys whose compositions are close to the estimated core composition in a binary system. The data obtained in a suite of binary systems can be interpolated in a small range for a multi-element core composition that includes Fe, S, Si, and O. The interpolation will be further tested against new experimental measurements on a multi-element composition (Fe-3wt%S-3wt%Si-3wt%O), and ultimately narrow down the core composition range that is consistent with the geophysical observations.
地球的金属芯是行星的发动机,提供了产生其磁场和板块构造的驱动力的能量。属性核心控制发动机的功能。了解核心的物理和化学特性以了解我们的星球的工作原理非常重要。核心的密度和速度谱是从地震观测中得出的。在同时高压和温度下,核心合金的密度和速度的准确测量需要得出有意义的核心组成模型。 Yingwei Fei博士通过结合静态和动态的实验方法来研究核心材料在宽压温度范围内的密度和声速。结果将用于开发全面的核心构图模型。该研究将促进跨学科的研究,并显着提高对地球核心的了解及其对地球动态过程的影响。这些项目将为研究生和博士后同事提供跨学科研究领域的培训。通过该项目开发的高压技术将在综合先进材料(尤其是超硬材料)的合成中进行一般应用。该研究的目的是通过结合静态高压压缩和SephareWave实验的结合来获得FE-SI-SI-O系统中核心材料的密度和声速的最佳测量。拟议的项目包括(1)通过冲击压缩的Fe-9wt%O合金的密度和声音速度和Fe-3wt%S-3WT%S-Si-3wt%O混合物的测量,以及(2)通过静态和动力压缩的Fe-9wt%SI Alloy的密度和声速的其他测量。该提案概述了一种新方法来定义末端成员合金的密度和速度,其成分与二元系统中估计的核心组成接近。在二元系统套件中获得的数据可以在包括Fe,S,Si,Si和O的多元素核心组成的较小范围内进行插值。将对多元素组合的新实验测量进行进一步测试(Fe-3wt%S-3WT%S-3WT%S-3WT%SI-3WWT%O),以及最终范围内的核心范围,并在核心范围内进行范围范围范围范围缩小范围。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Recycled calcium carbonate is an efficient oxidation agent under deep upper mantle conditions
  • DOI:
    10.1038/s43247-021-00116-8
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Renbiao Tao;Y. Fei
  • 通讯作者:
    Renbiao Tao;Y. Fei
Phase Stability and Thermal Equation of State of Iron Carbide Fe 3 C to 245 GPa
碳化铁 Fe 3 C 至 245 GPa 的相稳定性和状态热方程
  • DOI:
    10.1029/2019gl084545
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Hu, Xiaojun;Fei, Yingwei;Yang, Jing;Cai, Yang;Ye, Shijia;Qi, Meilan;Liu, Fusheng;Zhang, Mingjian
  • 通讯作者:
    Zhang, Mingjian
High-pressure experimental constraints of partitioning behavior of Si and S at the Mercury's inner core boundary
  • DOI:
    10.1016/j.epsl.2021.116849
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Renbiao Tao;Y. Fei
  • 通讯作者:
    Renbiao Tao;Y. Fei
Effect of Carbon on the Volume of Solid Iron at High Pressure: Implications for Carbon Substitution in Iron Structures and Carbon Content in the Earth’s Inner Core
  • DOI:
    10.3390/min9120720
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Jing Yang;Y. Fei;Xiaojun Hu;E. Greenberg;V. Prakapenka
  • 通讯作者:
    Jing Yang;Y. Fei;Xiaojun Hu;E. Greenberg;V. Prakapenka
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Yingwei Fei其他文献

Phase relations and formation of K-bearing Al-10 angstrom phase in the MORB+H2O system: Implications for H2O- and K-cycles in subduction zones
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    2017
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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    0
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    Joe Boyd;Yingwei Fei;C. Bertka;B. Mysen;T. L. Grove;STEPHENW. Parman;J. Dann
  • 通讯作者:
    J. Dann
Polymorphic phase transition in Superhydrous Phase B
超水相 B 中的多晶型相变
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. Koch‐Müller;Przemyslaw Dera;Yingwei Fei;Holger Hellwig;Zhenxian Liu;J. Orman;R. Wirth
  • 通讯作者:
    R. Wirth

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  • 项目类别:
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知道了