极端条件下研究铁元素在下地幔物质中的状态
批准号:
U1232204
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
280.0 万元
负责人:
巫翔
依托单位:
学科分类:
上海光源
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨科、张硕、吴婧、顾婷婷、张倩、朱峰、谢治、吴也、黄瑢
中文摘要
铁是在下地幔物质中的一种主量元素,它的物理化学行为(分配系数、氧化态、自旋转变等)影响着宿主的结构稳定性和电热力学传输性。因此,铁在下地幔物质中的状态是解决许多重要地球科学问题的“钥匙”。本项目采用同步辐射表征技术、常规实验室的现代仪器及理论模拟方法,开展极端条件下铁元素在下地幔物质中状态的研究,主要涉及内容有铁方镁矿中铁的局域结构、铁方镁矿的熔融曲线、含铁矿物中铁的自旋态、铁镁在钙钛矿和方镁矿的配分系数。通过本项目的研究,获得下地幔物质中铁元素状态的内在本质联系,应用微观尺度得到的信息,为下地幔物质的组成、状态及其演化建立相应的约束条件。优化高压X射线吸收谱、X射线发射谱和微束X射线衍射的测试条件,进一步完善和促进国内同步辐射高压谱学在地球科学中的应用。
英文摘要
Iron is one of the major elements in the lower mantle, whose physical and chemical properties (partition coefficient, oxidation state, spin transition etc) affect its host’s structural stability and thermodynamic transportation. Therefore, iron states in the materials of the lower mantle are the key issue in geoscience filed. In present proposal, we will investigate on iron states in the materials of the lower mantle at extreme conditions using synchrotron radiation technology, modern instruments in house and theoretical simulations. The contents in detail are: iron local structure in the ferropericlase, melting curve of the ferropericlase, iron spin states of iron-bearing minerals, and Fe-Mg partition coefficient between Mg-perovskite and ferropericlase at high pressures. In the research project, we expect to obtain the essential relationship of iron element states of the materials in the lower mantle, and apply micro-scale information into the discussion of the structure, the composition and the evolution of the lower mantle. We will also optimize the measurement conditions of high-pressure X-ray absorption spectroscopy, and X-ray emission spectroscopy and micro-beam X-ray diffraction, and further improve and promote the application of synchrotron radiation high-pressure spectroscopy in the geoscience filed.
铁是在下地幔物质中的一种主量元素,它的物理化学行为(分配系数、氧化态、自旋转变等)影响着宿主的结构稳定性和电热力学传输性。因此,铁在下地幔物质中的状态是解决许多重要地球科学问题的“钥匙”。本项目采用同步辐射表征技术、常规实验室的现代仪器及理论模拟方法,开展极端条件下铁元素在下地幔物质中状态的研究,获得下地幔物质中铁元素状态的内在本质联系,应用这些微观尺度得到的信息,为下地幔物质的组成、状态及其演化建立相应的约束条件。取得了4点重要的成果: (1) 提出50%或者更少的含铁后钙钛矿和方镁铁矿发生择优排布,可以合理地解释环太平洋边缘下D”层地震波速的各向异性;(2) 提出太平洋俯冲带在下地幔中部地震波速不均一性可能源于下地幔物质中铁的自旋转变;(3)查明铁磷合金在地球及行星内核中的状态,涉及有磷的富集机制及磷在内核含量的极大值;(4)改进高压X射线吸收谱的测试技术、发展了X射线发射谱测试技术,并应用到高压物质科学研究中。这些代表性成果发表在Nature Communications、Earth and Planetary Science Letters、Journal of Geophysical Research: Solid Earth、New Journal of Physics等高影响力杂志上,共30篇。
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Quasi-hydrostatic Limit of LiF as a Pressure Transmitting Medium and Its Equation of States
LiF作为传压介质的准静水极限及其状态方程
DOI:
10.1088/0256-307x/31/5/056201
发表时间:
2014-04
期刊:
Chinese Physics Letters
影响因子:
3.5
作者:
[Zhu Feng, Wu Xiang, Yang Ke, Qin Shan]
通讯作者:
Qin Shan
DOI:
10.1088/0256-307x/30/4/046101
发表时间:
2013-04
期刊:
Chinese Physics Letters
影响因子:
3.5
作者:
[Jun Yang;Feng Zhu;Q. Zhang;Ye Wu;Xiang Wu;S. Qin;Juncai Dong;Dongliang Chen]
通讯作者:
Jun Yang;Feng Zhu;Q. Zhang;Ye Wu;Xiang Wu;S. Qin;Juncai Dong;Dongliang Chen
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
岩石矿物学杂志
影响因子:
--
作者:
[秦善, 张硕, 杨科, 李晓东]
通讯作者:
李晓东
DOI:
10.1007/s00269-013-0604-6
发表时间:
2014-06
期刊:
Physics and Chemistry of Minerals
影响因子:
1.4
作者:
[Feng Zhu;Ye Wu;X. Lai;S. Qin;Ke Yang;Jing Liu;Xiang Wu]
通讯作者:
Feng Zhu;Ye Wu;X. Lai;S. Qin;Ke Yang;Jing Liu;Xiang Wu
The crystal chemistry and the compressibility of silicate-carbonate minerals: Spurrite, galuskinite and tilleyite
硅酸盐-碳酸盐矿物的晶体化学和可压缩性:硫锌矿、铅锌矿和铁闪矿
DOI:
10.1016/j.gsf.2015.02.001
发表时间:
2015-09
期刊:
Geoscience Frontiers
影响因子:
8.9
作者:
[Jing Gao, Xiang Wu, Shan Qin]
通讯作者:
Shan Qin
共 26 条
极端条件下后钙钛矿的结构稳定性研究
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批准号:41072027
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项目类别:面上项目
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资助金额:48.0万元
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批准年份:2010
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负责人:巫翔
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依托单位:
(V1-x,Tix)2O3 (0.0≤x≤1.0)体系新型结构与物性研究
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批准号:11079009
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:44.0万元
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批准年份:2010
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负责人:巫翔
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依托单位:
国内基金
海外基金