上地幔超高压流体的金刚石压砧实验研究

摘要

地球深部流体主要是NaCl-H2O溶液,越到地球深部,它赋存的温度、压力越高,性质状态也不断变化,反之,亦然.当NaCl-H2O流体进入和脱离(上升过程)超临界状态时,其性质会发生截然不同的变化,影响着各种地质过程.使用金刚石压砧在高温高压下原位观测流体的实验,用谱学方法,结合同步辐射光源技术,成为定量化研究地球深部高温超高压流体的有效方法.作者使用同步辐射光源的红外谱研究了10GPa下的NaCl-H2O溶液;在地球化学动力学实验室研究了3 GPa, 650℃下的NaCl-H2O溶液红外谱,此测量方法可以提供温度压力和体积等数据,能研究其状态.NaCl-H2O溶液红外谱表明水分子主要振动谱受压力和温度影响是不同的.压力增加促使水分子主要振动谱向低波数变化.但是温度增加的效应相反.常温高压下水被压缩,结晶向紧密堆积变化.高温高压下的水有气、液、固和超临界流体各相.水分子间的氢键在近临界态开始减弱,氢键网络被破坏.