28241.下地幔條件下si和mg在mgsio3鈣鈦礦單晶中擴散的實驗研究

1、中國科學技術大學博士學位論文下地幔條件下Si和Mg在MgSiO3鈣鈦礦單晶中擴散的實驗研究姓名：許俊閃申請學位級別：博士專業(yè)：固體地球物理學指導教師：吳小平；桂智男20110509摘要II合成的新相為燒綠石結構(空間群Fd3m立方晶系)，a軸長為a=9.2883(1)，結構參數x=0.4295(4)。EPMA分析的結果確認了新相的組成為MgZrSi2O7。與其他A32B32O7型燒綠石材料不同的是A3位置上的陽離子被不同的離子(Mg2和

2、Zr4)離子以1:1的比例占據。A、B半徑比值高達2.22，說明新燒綠石相可能在極端條件下保持結構穩(wěn)定性，在材料中有潛在的應用。4Si和Mg在MgSiO3鈣鈦礦單晶中的擴散模型由于Mg在MgSiO3鈣鈦礦中擴散情況與其他礦物不同，并不是比Si快幾個量級，而是擴散速率與Si相似。我們從鈣鈦礦的結構特點出發(fā)，首次給出了下地幔條件下Si和Mg在MgSiO3鈣鈦礦中的擴散模型。在這個擴散模型中，不同原子在鈣鈦礦中的擴散是相互聯系的，Mg的擴散需

3、要Si和O相連的空位形成的低阻礙。由于要保持系統(tǒng)電荷平衡和缺陷結構的重復，在每個循環(huán)中Si和Mg都躍遷了一次，可以解釋Si和Mg具有相似擴散系數的結果。而O至少需要躍遷兩次，由于O空位是大量存在的，O還可能有其他的躍遷，因此O在鈣鈦礦中的擴散系數遠遠高于Si和Mg。該模型解釋了下地幔條件下Si和Mg在MgSiO3鈣鈦礦擴散相似的實驗結果，說明這一模型在高溫高壓條件鈣鈦礦結構中同樣適用。關鍵詞：關鍵詞：MgSiO3鈣鈦礦下地幔擴散系數擴散