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大压机高压实验中加热方法、温度测量与实验组装中的温度分布

2018-08-01王一川暴新建马云璐刘丽萍

地球科学与环境学报 2018年4期
关键词:实验

陈 涛,王一川,暴新建,马云璐,刘丽萍,刘 曦*

(1.北京大学 地球与空间科学学院,北京 100871;2.北京大学 造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京 100871)

0 引 言

地球内部处于一个高温高压的极端环境。随着深度或压力(P)的增加,温度(T)也随之增加:陆壳底部(约30 km)的温度为600 ℃~800 ℃;上、下地幔边界(约670 km)的温度可达到约1 600 ℃;而核、幔边界(约137 GPa)的温度可达到约4 000 ℃[1]。随着高温高压下的相变、熔融、热动力学以及地震层析成像等研究的逐步深入,前人对地球内部温度随压力的变化情况有了比较好的理解,同时根据实验测量的热动力学参数建立一些模型,给出不同深度的地球内部温度[2-6]。

高温高压实验是模拟地球内部高温高压环境的主要手段,为了解地球内部的物质成分与结构、物理与化学性质、形成历史与演化规律提供重要科学资料。按照压力产生方式的不同,其可划分为动高压和静高压。动高压技术是通过爆炸或高速撞击方法产生高温高压,其瞬态压强可达到 10 TPa 量级,瞬态温度可达105℃量级,然而,由于无法精确控制实验温度和时间[7],动高压技术在地球科学中的应用相对有限;静高压技术是指通过大腔体压机(简称“大压机”,Large Volume Press,LVP)与金刚石对顶砧(Diamond-anvil Cell, DAC)等高压设备,相对准确地控制实验压力、温度及时间,从而能较好地满足地球内部相关学科研究的特殊需求,通过静高压技术,目前可达到约1 TPa的压力、6 000 ℃的温度。

由于实验样品比较大,大压机在研究地学复杂成分系统、多相平衡等问题上具有不可比拟的优势。……

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