Fe-O-S体系下的Hugoniot线的测量

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冲击波动态压缩技术已成为人们研究、认识地球内部物质组成、状态及性质的重要手段和方法之一,在固体地球科学研究中发挥着重要的作用,本学位论文以冲击压缩技术为手段,测量其Hugoniot状态方程入手,对Fe-O-S混合物的Hugoniot线进行了试验测量,该混合物Hugoniot线的实测结果与用体积可加性原理计算得到的相同组分混合物的Hugoniot线的符合性很好;研究结果亦为今后Fe-O-S体系的高温高压物态方程及物性的进一步研究奠定了基础。本文根据前人研究结果发现:在外地核的温度和压强环境下,Fe90O8S2的密度比外地核的密度低2%;而随着压强的增大Fe90O8S2的声速逐渐高于外地核的声速。从此结果比较来看,靠近核幔边界外地核一侧是富氧体系的;而靠近内外核边界外地核一侧则有可能是富硫体系的。为了验证上述假设是否正确,选择富硫体系的Fe-O-S样品作为研究对象,其中O的含量为2.2%,其中S的含量为5.3%.在室温条件下,Fe91.9O2.3S5.8的密度为6.88g/cm3,比相同条件下Fe90O8S2的密度高2%,并且与Alfe(2002)估算的含量Fe91O2.5S6.4比较接近。故确定用Fe/O/S质量百分比为92.5/2.2/5.3的混合物作为本试验的样品材料。根据选取的样品配比设计出样品的制做方案,根据样品的检测结果不断的改进制做方案,最终使用850℃-30MPa-60min升温机制,即常温到800℃基本处于无压状态,当温度升到800℃后加压到30MPa,升至850℃保压保温60分钟,做为样品的制做方案。通过荧光测试样品的成分结果得出,制作出来的样品与我们选取的组分非常的接近。用二级轻气炮使用电探针技术和反碰法对Fe-O-S混合物的Hugoniot线进行了测量,得到的Hugoniot数据为:C0=3.71km/s,λ=1.61,ρ0=6.88g/cm3根据体积可加性原理对混合物的Hugoniot线和OK等温压缩线进行了估算,其结果亦与实验测量结果的符合性很好,表明本文实验结果具有很好的可信度。体积可加性原理的适用性也表明,在本文实验的冲击压力范围内Fe,FeO,FeS各组元之间没有发生化学反应的迹象。
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