The study of the materials of the lower mantle by a laser heated diamond anvil cell and analytical electron microscopy

用激光加热金刚石砧室和分析电子显微镜研究下地幔的材料

基本信息

  • 批准号:
    12304030
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 28.56万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this study, the YLF laser-heated diamond anvil cell (DAC) experiments at up to 100 GPa and 3000 K and analytical transmission electron microscopy (ATEM) using the ultrathin foils prepared by ultramicrotomy were developed. By the combined method of a laser-heated DAC, synchrotron X-ray diffraction and ATEM, the following results were obtained.1) High pressure syntheses of CaMgSi_2O_6-CaFeSi_2O_6 pyroxene at 30-80 Gpa and 1700-2200 K and analyses of the samples revealed that the Ca solubility in MgSiO_3 perovskite was about 1-2 mole % at 30 Gpa in the CaMgSi_2O_6 end and does not seem to change with increasing the Fe content or pressure, while the Mg solubility in CaSiO_3 perovskite was about 4 mole % at 30 Gpa in the CaMgSi_2O_6 end but the (Mg,Fe) solubility in CaSiO_3 perovskite significantly increased up to 20-30 mole % with increasing the Fe content and pressure.2) High pressure syntheses of (Mg,Fe)SiO_3-Al_2O_3 gel at 30-60 GPa and 1800-2000 K and analyses of the samples showed that the Fe solubility in (Mg,Fe)SiO_3 perovskite increased with increasing the Al content in perovskite, indicating the formation of the endmember Fe^<3+>Al^<3+>O_3 in perovskite.3) High pressure syntheses of CaSiO_3-CaTiO_3 glass at 30 Gpa and 1800 K and analyses of the samples showed that the Ti substitution for Si in CaSiO_3 perovakite produced doubling of a unit cell axis, resulting in a double perovskite-like structure in the intermediate composition of this system. This structure is face-centered cubic at high pressure and high temperature, but it inverts to a lower symmetry structure during cooling.
在这项研究中,开发了在高达 100 GPa 和 3000 K 下的 YLF 激光加热金刚石砧室 (DAC) 实验以及使用超薄切片制备的超薄箔的分析透射电子显微镜 (ATEM)。采用激光加热DAC、同步加速器X射线衍射和ATEM相结合的方法,得到了以下结果:1)CaMgSi_2O_6-CaFeSi_2O_6辉石在30-80 Gpa、1700-2200 K下的高压合成及样品分析结果表明,在 30 Gpa 条件下,Ca 在 MgSiO_3 钙钛矿中的溶解度约为 1-2 摩尔% CaMgSi_2O_6 端似乎不随 Fe 含量或压力的增加而变化,而在 CaMgSi_2O_6 端,CaSiO_3 钙钛矿中 Mg 的溶解度在 30 Gpa 下约为 4 摩尔%,但 CaSiO_3 钙钛矿中的 (Mg,Fe) 溶解度显着增加至随着 Fe 含量和压力的增加,摩尔百分比为 20-30 %。 2) 高压合成(Mg,Fe)SiO_3-Al_2O_3在30-60 GPa和1800-2000 K下的凝胶以及对样品的分析表明,随着钙钛矿中Al含量的增加,Fe在(Mg,Fe)SiO_3钙钛矿中的溶解度增加,这表明形成了钙钛矿中端元Fe^<3+>Al^<3+>O_3。3)CaSiO_3-CaTiO_3玻璃的高压合成在 30 Gpa 和 1800 K 下进行的测试以及对样品的分析表明,CaSiO_3 钙钛矿中的 Ti 取代 Si 导致晶胞轴加倍,从而在该体系的中间组合物中产生双钙钛矿结构。这种结构在高压和高温下是面心立方的,但在冷却过程中会转变为较低对称性的结构。

项目成果

期刊论文数量(39)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Jiang, D.: "High temperature X-ray diffraction study of enstatite up to the melting point"Journal of Mineralogical and Petroogical Sciences. 97. 20-31 (2002)
江大:“顽辉石熔点以下的高温X射线衍射研究”矿物学与岩石科学杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Tomioka, N.: "Shock-induced transition of NaAlSi_3O_8 feldspar into a hollandite structure in a L6 chondrite"Geophys. Res. Lett.. 27. 3997-4000 (2000)
Tomioka, N.:“NaAlSi_3O_8 长石在 L6 球粒陨石中冲击诱导转变为锰铝榴石结构”Geophys。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Xie, Z.: "Natural occurrence of Fe_2SiO_4-spinel in the shocked Umbarger L6 chondrite"American Mineralogist. 87. 1257-1260 (2002)
谢Z.:“震惊的Umbarger L6球粒陨石中Fe_2SiO_4-尖晶石的自然生成”美国矿物学家。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Fujino, K.: "Analyses of Ultrahigh Pressure Materials by an Analytical Electron Microscope"The Review of High Pressure Science and Technology. 10. 312-318
Fujino, K.:“用分析电子显微镜分析超高压材料”高压科学与技术评论。
  • DOI:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
藤野清志: "分析電子顕微鏡による超高圧物質の解析"高圧力の科学と技術. 10. 312-318 (2000)
Kiyoshi Fujino:“利用分析电子显微镜分析超高压材料”《高压科学与技术》10. 312-318 (2000)。
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