高温高压条件下磷灰石在沉积物体系中的稳定性及其对全球磷循环的深部启示
批准号:
41372040
项目类别:
面上项目
资助金额:
95.0 万元
负责人:
翟双猛
依托单位:
学科分类:
矿物学(含矿物物理学)
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
薛卫红、郭新转、王美丽、叶立金、徐超文
中文摘要
全球磷循环是地球生物圈最重要的营养元素循环系统之一,但是目前的全球磷循环基本上只是关注于表层生物圈。全球磷循环在地球深部的过程和模式还没有得到充分的研究。磷灰石是地球上最普遍的含磷矿物,而沉积物体系是生物圈中最大的磷储库。本申请项目拟以磷灰石-陆源沉积物、磷灰石-远洋沉积物、磷灰石-全球俯冲沉积物这三个体系作为研究对象,在1~10GPa和800~1500 K的压力和温度条件下,采用高温高压实验装置(活塞-圆筒装置、六面顶装置)开展系统的高温高压实验研究,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、电子探针、扫描电镜等进行物相、物质成份、结构形态等方面的分析测试,详细研究磷灰石在沉积物体系中的稳定性,揭示磷在沉积物硅酸盐矿物中的含量及其分配随压力和温度的变化规律,探讨全球磷循环在地球深部的行为特征和模式。
英文摘要
The global phosphorus cycle is one of the most important nutritive element systems in the biosphere. However, reported studies mostly focus on the surface and shallow parts of the biosphere. There is little information about the global phosphorus cycle in the deep Earth. It is known that apatite is the most common P-bearing mineral in the Earth and sediment is the largest inventory for phosphorus in the biosphere. In this proposal high-pressure and high-temperature experiments will be carried out on three systems including apatite-terrigenous sediment, apatite-pelagic sediment, and apatite-global subducted sediment, respectively. By using piston-cylinder apparatus and six-axis high-pressure press, the pressure and temperature ranges are from 1 to 10 GPa and 800 to 1500 K, respectively. The experimental products will be characterized and analyzed by X-ray diffraction, Raman spectroscopy, electron microprobe and scanning electron microscope to identify the phases and their chemical compositions and structural morphology. The stability of apatite in the three sedimentary systems will be determined. The P2O5 contents and partitionings in silicate minerals and their changes with experimental conditions (pressure and temperature) will be clarified. Based on the results, the model for global phosphorus cycle in the deep Earth will be discussed.
磷在地球中的含量虽然不高(大约占地壳重量的0.09%),但却是维系地球生物的最重要的营养元素之一。全球磷循环是地球生物圈最重要的营养元素循环系统之一,但是目前的全球磷循环基本上只是关注于表层生物圈,而对地球深部的磷赋存和运移模式还没有进行充分的研究。针对这一科学问题,我们研究了磷灰石等磷酸盐矿物的高温高压物理性质,采用高温高压实验装置(活塞-圆筒装置、六面顶装置)开展了磷灰石-陆源沉积物、磷灰石-远洋沉积物、磷灰石-全球俯冲沉积物体系在1~10GPa和800~1500 K的压力和温度条件下的实验研究,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、电子探针、扫描电镜等进行物相、物质成份、结构形态等方面的分析测试,详细研究磷灰石在沉积物体系中的稳定性,揭示了磷在沉积物主要含磷硅酸盐矿物石榴子石中的含量及其随压力和温度的变化规律,探讨全球磷循环在地球深部的行为特征和模式。本项目已经发表(含接受)学术论文8篇,其中SCI论文6篇,1篇论文在审稿中,3项发明专利正在审查中,待撰写论文3~5篇。
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Pressure-dependent Raman spectra of beta-Ca-3(PO4)(2) whitlockite
β-Ca-3(PO4)(2) 白铁矿的压力依赖性拉曼光谱
DOI:
10.1007/s00269-014-0720-y
发表时间:
2015
期刊:
Physics and Chemistry of Minerals
影响因子:
1.4
作者:
[Zhai Shuangmeng, Wu Xiang, Xue Weihong]
通讯作者:
Xue Weihong
X-ray diffraction studies of Sr3Cr2O8 and Ba3Cr2O8 at high pressures
Sr3Cr2O8 和 Ba3Cr2O8 高压下的 X 射线衍射研究
DOI:
10.1016/j.ssc.2014.09.010
发表时间:
2014-12
期刊:
Solid State Communications
影响因子:
2.1
作者:
[Xu Chaowen, Zhai Shuangmeng, Ye Lijin, Wu Xiang, Yang Ke]
通讯作者:
Yang Ke
DOI:
--
发表时间:
2015
期刊:
矿物岩石地球化学通报
影响因子:
--
作者:
[叶立金, 翟双猛]
通讯作者:
翟双猛
Eutectic metal plus troilite plus Fe-Mn-Na phosphate plus Al-free chromite assemblage in shock-produced chondritic melt of the Yanzhuang chondrite
燕庄球粒陨石冲击生成球粒熔体中的共晶金属+陨铁石+磷酸铁锰钠+无铝铬铁矿组合
DOI:
10.1111/maps.12379
发表时间:
2014
期刊:
Meteoritics & Planetary Science
影响因子:
2.2
作者:
[Xie Xi, e, Chen Ming, Zhai Shuangmeng, Wang Fuya]
通讯作者:
Wang Fuya
Raman spectra of stronadelphite Sr5(PO4)3F at high pressures
Sr5(PO4)3F 高压拉曼光谱
DOI:
10.1007/s00269-015-0745-x
发表时间:
2015-04
期刊:
Physics and Chemistry of Minerals
影响因子:
1.4
作者:
[Zhai Shuangmeng, Shieh Sean R., Xue Weihong, Xie Tianqi]
通讯作者:
Xie Tianqi
共 7 条
1英寸烧结金刚石二级压砧大腔体高温高压实验技术的研发
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批准号:42120104005
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项目类别:国际(地区)合作与交流项目
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资助金额:224万元
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批准年份:2021
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负责人:翟双猛
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依托单位:
Fe-S-P三元体系的高温高压相图和电阻率测量及其对月核成分和热演化的启示
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批准号:41873073
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2018
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负责人:翟双猛
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依托单位:
氧缺陷钙钛矿在高温高压条件下的物性及其稳定性研究
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批准号:U1532126
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2015
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负责人:翟双猛
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依托单位:
国内基金
海外基金