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地球碳循环深及下地幔有了直接证据

本报讯 科学家曾推测,碳循环可能深入到地球的内部,但一直没有证据支持这一观点。据国外媒体报道,最近,美  (本文共1页) 阅读全文>>

南京大学
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下地幔条件下含铝矿物热弹性性质计算

越来越多的地震学信息显示下地幔具有非均质性,过渡带至D”层之间的下地幔中部存在强烈而复杂的地震学不均一性,大洋板块俯冲被认为是导致下地幔不均一特征的主要原因。俯冲板块与周围地幔岩存在物质成分和温度差异以及热力学不平衡,俯冲板块矿物因温、压上升引发相变以及地幔塑性流动造成晶体定向排列都会产生地震学性质的不均一。越来越多的地球动力学研究认为大洋板块的俯冲能够穿越过渡带到达下地幔,甚至达到核幔边界。洋中脊玄武岩(MORB)是俯冲大洋板块的重要组成部分,与地幔岩成分差别显著,其中约占MORB体积五分之一的含铝矿物是MORB中比地幔岩密度小的主要矿物组分。含铝矿物主要以复杂固溶体的形式存在,MgAl2O4和NaAlSiO4是含铝矿物的两种主要端元组分,在下地幔条件下主要为钙铁结构和钙钛结构。因此,研究MgAl2O4钙铁结构(calcium ferrite-type,CF)和钙钛结构(calcium titanate-type,CT)的热状...  (本文共131页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
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下地幔矿物的高温高压物理性质研究

地震学观测数据是我们了解地球内部结构的重要依据。而高温高压矿物学实验给出的矿物的密度、波速、相变等信息对我们理解下地幔的速度密度变化和异常也有十分重要的作用。在本文中,我们利用激光加热的金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射技术探究了下地幔与下地幔俯冲洋中脊玄武岩中的几种重要矿物的结构相变以及热力学状态方程。我们首先通过对下地幔中含量第三的CaSiO3钙钛矿的热力学状态方程的测量,结合布里基曼石和铁方镁石的文献调研得到了下地幔地幔岩模型成分的密度与体波波速数据与PREM模型最为吻合。继而,通过对富Fe布里基曼石结构相变与状态方程的研究,我们给出了下地幔D"层速度不连续面的多种形式的可能来源。最后,我们探究了SiO2的相变和状态方程,并对其在俯冲板片附近可能带来的速度异常进行了讨论。我们的结果为下地幔多种主要矿物的热力学状态方程提供了更好的约束,也为下地幔的物质组成和速度异常的研究提供了更好的支持。CaSiO3钙钛矿是下地幔中含量第三...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
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基于地震高频散射波的下地幔小尺度不均匀性研究

地球整体上呈现较好的圈层结构,下地幔尤其是D"层,紧邻着固体地球中最活跃的圈层液态外核。液态外核通过下地幔释放巨大的能量耦合至地幔,从而影响着地球自转及地磁场演化等物理过程。下地幔物质成分、物理性质是研究核幔耦合作用,地球演化及动力学过程的重要信息(Roberts and Aurnou,2012),而这些信息可以通过研究下地幔多尺度的不均匀性获得(Garnero,2000)。中等及大尺度不均匀性有助于理解地幔对流及早期结晶分异等,而小尺度不均匀性可揭示下地幔物质成分及动力学过程。目前地震学、地球化学、矿物物理学及地球动力学等研究表明下地幔在大尺度(~1000 km)及中等尺度(~100km)上具有高度不均匀性且有复杂的动力学过程。然而,目前利用PKP、PKKP、PcP前驱波或Pdiff的尾波等高频散射能量得到的小尺度(~10 km)上下地幔结构是否有很强的不均匀性仍存在较大争议。本文首先利用小震中距PcP幅度较弱,对小尺度不均匀...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
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下地幔温压条件下碳与布里奇曼石反应的实验研究

俯冲洋壳中的碳可以伴随着板块俯冲进入地球深部,碳在地幔中的丰度、分布以及存在形式能够显著影响岩浆活动、氧化还原条件以及主要矿物的成分和结构。前人的实验工作证明,碳酸盐矿物或熔体在上地幔深部(150 km)的氧逸度条件下,可能会发生“氧化还原固结”,进而以金刚石的形式存在。本次工作通过激光加热金刚石对顶砧技术,模拟了下地幔温压条件(35.5-112 GPa,1850K-2800K),对碳与下地幔主要成分(Mg,Fe)SiO3布里奇曼石的相互作用进行了实验研究;并通过原位同步辐射X射线衍射(XRD)技术和回收样品的透射电镜能量色散X射线谱(TEM-EDX)对反应产物进行了表征。综合原位XRD物相识别、布里奇曼石晶胞参数分析和回收样品TEM-EDX的实验结果,我们发现(1)下地幔温压条件下,在SiO2饱和体系中,单质碳可以将布里奇曼石中的Fe2+以金属铁(Fe0)的形式还原出来,布里奇曼石会相应出现铁的亏损;(2)含碳体系中,布里奇曼...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
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下地幔条件下MgSiO_3钙钛矿的物性研究

高温高压物理是研究高温高压极端条件下物质行为的一门学科,在高压极端条件下,物质会表现出迥异的力、热、电、光等性质。地幔的热力学对流与地幔的组分和运动状态密切相关。但是以人们目前的技术而言,还不能直接获取地幔物质进行研究,只能通过其它方法反演地幔尤其是下地幔的物质组成。而高温高压技术能够模拟地球内部温度和压强环境,为探索地球深部的物质组成提供了重要的方法和途径。根据地球物理、地球化学、矿物学等方面的研究,现已公认下地幔的主要物质是硅酸镁钙钛矿,化学式为(Mg,Fe~(2+),Fe~(3+))(Si,Al)O_3,因此硅酸镁钙钛矿的状态方程和热弹性参数的研究对于限定下地幔的矿物组分和温度分布是非常必要的。尽管硅酸镁钙钛矿中含有FeO、Fe_2O_3,和Al_2O_3等多种组分,但是MgSiO_3所占比例高达90mol%。因此纯MgSiO_3钙钛矿的状态方程和热弹性的研究对于限定下地幔的矿物具有重要意义。尽管通过动高压实验、静高压实验...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>