硅铁灰石的压缩性与结构稳定性研究

硅铁灰石是一种含水(H)的似辉石族矿物(理想分子式:Ca_2Fe_2Si_5O_(15)H),具有SiO_4四面体单链结构,与辉石结构相似。本文利用同步辐射X射线衍射并结合金刚石压腔及激光加温技术,对川南玄武岩中的硅铁灰石开展了高温高压下的结构稳定性及压缩性研究。实验结果表明,常温下在压力达到24 GPa时硅铁灰石经历了结构相变,伴有晶胞体积0.7%的减小,与结构中铁的电子结构变化或者氢键的对称化有关。原位高温高压的X射线衍射实验结果表明,硅铁灰石随着温度压力的增高会逐渐分解为林伍德石与石榴子石,最终转变为布里奇曼石。在硅铁灰石的分解过程中,H主要赋存在林伍德石中,随着石榴子石的出熔,H会进入流体。与冷热洋壳俯冲模型相结合进行讨论,表明似辉石族矿物中H的运移及出熔会对软流圈底部乃至转换带的地球物理性质产生影响,对地球内部岩浆分异以及地表岩浆岩的形成具有参考意义。