地球深部物质科学--在静高压大腔体实验研究方面的某些进展.pdfVIP

第 卷第 期 地学前缘（中国地质大学，北京） 7 1 Vol . 7 No. 1 年 月 （ ， ） 2000 3 Earth science f rontiers China universit of geosciences Bei in Mar . 2000 y j g !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 地球深部物质科学 ———在静高压大腔体实验研究方面的某些进展 谢鸿森，侯 渭，周文戈，郑海飞，苏根利，朱卫国，郭 捷 （中国科学院地球化学研究所，贵州 贵阳550002 ） 摘 要：介绍近年来使用静态超高压大腔体实验技术，在模拟地球内部的高温高压条件下，对 地球物质进行的若干物理和化学性质的实验研究。高压同时高温条件下多种岩石样品的弹性 波速就位测量揭示出物质的声软化现象和振幅效应；高温高压下陨石和岩石的熔融 结晶实验 发现了陨石硅酸盐相的不混溶现象以及玄武岩熔体结构的变化，在玄武岩转变为榴辉岩的实验 中观测到了刚玉相；在高温高压水的实验中，发现了冰! 的亚稳相和熔融前效应以及超临界水 及其稀溶液的一些新性质。这些实验结果为探索地球深部物质的性质和状态以及迁移和演化 提供了新的依据。 关键词：地球深部物质；高温高压；弹性波速；岩浆熔体结构；超临界水 中图分类号： ； 文献标识码： 文章编号： （ ） P58 P59 A 1005 2321 2000 01 0217 12 地球深部物质科学作为一门独立的学科，不仅对组成地球的矿物、岩石、熔体和流体等 物质进行研究，还从物质的角度来研究地球内部的层圈结构和动力学过程。该学科涉及的 范围很广，综合性强，时空跨度大，并且特别强调实验研究的重要性。它要求从实验室高温 高压条件下测定矿物、岩石、熔体、溶液的物理性质和化学性质入手，去解决全球性的物质演 化问题。研究对象从原子、离子、矿物、岩石到地球的壳、幔、核直至整个地球和行星。它既 要了解物质在实验室内瞬间的变化，又要掌握物质在整个地质时期的迁移和演化。因此地 ［］ 球深部物质科学是在多学科基础上发展起来的一门边缘学科 1 。地球深部物质科学不仅 与地球科学各领域有着密切的关系，而且与其它自然科学领域也有密切的关系。比如它要 从原子的角度，用键场力和微观形态学观点去解释矿物的结构和物质的物理和化学性质，这 与材料科学、凝聚态物理和高压化学密切相关。但在地球深部，物质处于极端高压和高温的 条件下，这就要求创建新的实验技术以及计算技术，用于地球深部物质的物理和化学性质的 测定以及地球演化和动力学的实验模拟。这些实验结果与全球性地球物理和地球化学观测 资料相结合，建立矿物、岩石、熔体等地球物质的成分和物理性质与大尺度地球物理和地质 现象之间的关系，进而对重大地球科学问题作出回答。当前，开展地球深部物质研究的主要 手段有：（）地球物理方法，如地震观测、大地电磁测深以及地震层析成像等；（）大陆大洋的 1 2 超深钻探；（）研究出露于地表的地球深部岩石剖面和地幔岩石包体；（）模拟地球深部物理 3 4 收稿日期： ；修订日期： 1999 08 19 1999 11 06 作者简介：谢鸿森（ — ），