上天、入地、下海:极端条件下矿物学研究

摘要

上天、入地、下海,进行极端条件下的矿物学研究,研究微矿物,发现新矿物.主要利用金刚石压机,结合使用国内外同步辐射X-光源、中子源,以及其他多种物理的、化学的、光学的测试手段(如岩石矿物化学分析,光薄片测定,电子探针,离子探针,扫描电镜,透射电镜,红外、紫外、拉曼光谱,激光加热等),对来自天外的陨石、陨石坑样品、地球深处地幔源矿物以及海底甲烷水合物进行了一些研究.模拟不同温度和压力下各种不同成分的矿物材料的晶体结构、物理和化学性质.文章着重研究从地球内核到地壳海底的各种不同组分在不同温度、压力极端环境下形成的各种各样的典型矿物:从金属固体内核和金属液体外核中的ε-Fe到核幔边界(CMB)地球D''层的后钙钛矿(Post-Perovskite)结构(ppv)镁铁硅酸盐(Mg,Fe) SiO3,从下地幔中的铁磁性钙钛矿(Perovskite)结构(pv)镁铁硅酸盐布里奇曼石(Bridgmanite)(Mg,Fe) SiO3、镁铁氧化物(Fe,Mg)O和后尖晶石(Post-Spinel)结构的含Fe3+毛河光矿(Maohokite) (HP-MgFe23+ O4)到过渡带、上地幔和地壳中的镁铁硅酸盐、硅氧化物、铬铁氧化物和金刚石及其内含物以及甲烷水合物(CH4·H2O)等.进行高温高压极端条件下的矿物学研究,为探索地球结构性质、形成动力和发展历史提供了新的窗口.