室温高压下天然锡石状态方程研究.pdfVIP

第19卷第3期 高压物理学报 V01．19，No．3 2005年9月 CHlNESEJOURNALOFHIGHPRESSUREPHYSlCS Sept．，2005 文章编号：1000一5773(2005)03一0225一05 室温高压下天然锡石状态方程研究。 蒋 玺1’3，周文戈1，刘永刚1，谢鸿森1，张欢 刘 景2，马麦宁2，李晓东2，李延春2 (1．中国科学院地球化学研究所，贵州贵阳550002； 2．中国科学院高能物理研究所同步辐射室，北京 100039； 3．中国科学院研究生院，北京 100039) 摘要：利用金刚石压腔同步辐射X射线就位衍射技术，在室温、最高压力达13GPa条件 下，对采自云南个旧锡矿的天然锡石做了X衍射测量。结果表明，在实验压力范围内锡石未 发生相变，其晶胞参数随压力增大而逐渐减小。与前人合成锡石实验结果相比，本次实验测定 的晶胞参数偏大。由Birch状态方程对实验结果少V进行最小二乘法拟合，得出锡石的 Kr(o)=228 GPa。分析认为，在天然矿物晶体中，Zr对Sn的类质同象置换是晶胞参数偏大 的主要原因。 关键词：锡石；同步辐射X衍射；晶胞参数；状态方程；类质同象 中图分类号：0521．2；P313．1文献标识码：A 1 引 言 许多金属氧化物的高压相变将产生高硬度物质，致使人们对这些金属氧化物高压性质的研究热情 在压力大于8GPa时为稳定相，所以对高压下金红石结构的研究，对了解地幔中SiO。及其它具有相同 结构的矿物存在形式具有重要意义[5~7]。 SnO。(锡石)是具金红石结构的一种重要矿物。虽然人们已对合成Sn0：的高压性质做了较为详细 系)的系列相变m引，但到目前为止，对天然锡石高压性质的实验研究却非常少见。已有研究证明‘9~11]， 在天然锡石中，其它元素的少量替代也会使矿物的理化性质发生变化。为了解天然锡石中可能存在的 元素间类质同象置换对锡石高压性质的影响，利用北京同步辐射装置，在室温、最高压力13GPa条件 下，对云南个旧锡矿的锡石进行了高压原位X衍射测量，讨论其晶胞参数随压力的变化，并获得天然锡 石的一阶Birch状态方程。 2样品和实验过程 2．1 样品 实验样品采自云南个旧锡矿老厂矿田，黄褐色，经破碎、电磁选，纯度大于99．5％。电子探针实验 *收稿日期：2004一04—20；修回日期：2004一08—29 作者简介：蒋玺(1977一)，男，硕士研究生，主要研究方向为地球深部物质物理性质． E-mail：jiangxi235@sohu．com 万方数据 高 压 物 理 学 报 第19卷 O．29％(表1中的结果由中国科学院地球化学研究所电子探针实验室王明再高级工程师分析获得)。 实验前，用超声波清洗仪清洗样品，烘干后用玛瑙研钵将样品在丙酮中磨细至约30弘m，再烘干。 表l锡石晶体电子探针分析结果 TabIe1 R鹤ultsofc麟iterite crystaIbyelectmn-probe柚aIysis denotethatcontentisunderlowlimitof Note：Symbols‘一7 electron．probinganalysis． 2．2 实验过程 同步辐射高压衍射实验在北京同步辐射装置(BSRF)高压实验站完成。实验中所用的高压设备为 金刚石对顶砧压腔(DAC)。金刚石砧面直径为500pm，高压密封垫片为T301不锈钢片，厚度约 献[12]。 定衍射角。采用高纯锗半导体探测器探测X射线衍射信号，入射X光束大小约30弘m×20pm。根据 Na