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,YLF激光加热金刚石压砧(DAC)实验在高达100 GPa和3000 K和分析透射电子显微镜(ATEM)使用超薄切片制备的金刚石薄膜的发展。通过激光加热DAC、同步辐射X射线衍射和ATEM相结合的方法,1)在30-80 GPa和1700-2200 K下高压合成了CaMgSi_2O_6-CaFeSi_2O_6辉石,并对样品进行了分析。结果表明,在30 GPa下,Ca在MgSiO_3钙钛矿中的溶解度约为1- 2mol%。在30 Gpa下,CaMgSi_2O_6端的Mg在CaSiO_3钙钛矿中的溶解度约为4 mol %,而(Mg,Fe)在CaSiO_3钙钛矿中的溶解度随Fe含量和压力的增加而显著增加,最高可达20-30 mol %。Fe)SiO_3-Al_2O_3体系在30-60 GPa和1800-2000 K下的凝胶化过程,并对样品进行了分析,结果表明,Fe在(Mg,Fe)SiO_3钙钛矿中的溶解度随钙钛矿中Al含量的增加而增加,3)高压合成CaSiO_3-CaTiO_2体系在30 Gpa和1800 K下对CaSiO_3玻璃进行了热处理,并对样品进行了分析。结果表明,Ti取代CaSiO_3钙钛矿中的Si,使其晶胞轴加倍,从而在该系统的中间成分中形成了双钙钛矿结构。该结构在高温高压下为面心立方结构,但在冷却过程中转变为对称性较低的结构。

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)
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:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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:
T.G.Sharp: "Shock-induced melt veins in chondrites : Crystallization history vs.shock history"Lunar and Planetary Science. XXXII. 2159pdf (2001)
T.G.Sharp:“球粒陨石中冲击引起的熔脉:结晶历史与冲击历史”月球与行星科学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 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)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Kubo, T.: "Mechanisms and kinetics of the post-spinel transformation in Mg_2SiO_4"Physics of the Earth and Planetary Interiors. 129. 153-171 (2002)
Kubo, T.:“Mg_2SiO_4 后尖晶石转变的机制和动力学”地球和行星内部物理学。
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