1166 / 2019-08-04 09:19:38

FeOOH中的部分脱氢过程及其对下地幔的影响

8、地球和空间物理 > 专题6：地球与行星内部物理化学属性与过程

氢元素在高温高压条件下具有较强的流动性，在特定条件下甚至可以呈现出类似于液体的超离子态。氢元素这种特质对于含水矿物在地幔深部的结构和传输等具有显著影响。我们首先合成通过大腔体压机合成了含水矿物FeOOH的高压ε相，并测定了它的化学组分为H饱和的FeOOH。而后结合同步辐射X射线衍射和金刚石压腔技术，在静水压和非静水压环境下通过X射线衍射法测定它的常温状态方程。如果ε-FeOOHx中H含量可变(0≤x≤1)，则这条常温压缩的状体方程代表了x=1的固定化学成分FeOOH。同时我们将黄铁矿相的FeO2Hx退压加热，得到结构相同但是晶格体积不同的ε-FeOOH相。通过对比前人的实验数据，我们发现由黄铁矿相FeO2Hx相变而来的ε-FeOOH体积会比常温加压的偏小2.2-2.7%。我们的观察结果认为ε-FeOOH可以继承黄铁矿相的FeO2Hx中失去的氢含量。与黄铁矿相FeO2Hx类似，ε-FeOOH也可以部分脱氢，形成FeO2与ε-FeOOH的互熔物。我们的结果同时证明含水矿物中的这种脱氢现象可能在下地幔较浅的深度发生。