基于Fe-S高压声速实验限定地球外核组分
- 作者：黄海军胡晓军费英伟王青松
- 会议时间：2014-10-19
- 关键词：地球外核 ; 化学组分 ; 铁硫高压声速实验
- 作者单位：黄海军,胡晓军(武汉理工大学高压物理与新材料研究中心 武汉 430070)费英伟(美国卡内基科学研究中心地球物理实验室 华盛顿特区 20015)王青松(中国工程物理研究院流体物理研究所 绵阳 621900)
- 母体文献：2014年中国地球科学联合学术年会论文集
- 会议名称：2014年中国地球科学联合学术年会
- 会议地点：北京
- 主办单位：中国地球物理学会
- 语种：chi
- 分类号：TL9;TJ3
摘要
根据地球物理、地球化学和高压实验研究,液态地球外核的主要成分是铁,同时含有约10wt%的轻元素,例如碳、氢、氧、硫、硅 .然而外地核中究竟含有哪些轻元素,这些轻元素的含量各是多少,至今仍存在诸多争议.在上述轻元素中,S被认为是外地核中的主要候选轻元素之一:地壳和地幔中S的含量要比其他挥发性元素少几个量级,这有可能意味着在早期地球形成过程中S随Fe进入了外地核;铁陨石之中基本都存在S元素;Fe-S体系有较低的共晶熔化温度.Fe88.2S11.8实验样品是由高纯度FeS和Fe粉末混合而成。为了是样品充分混合,在球磨机中研磨1个小时。样品的烧结条件为2GPa和850摄氏度。SEM和EDS显示烧结后的样品中S元素是均匀分布的,并且样品非常密实。声速实验主要在动高压实验装置一一二级气体炮上进行,测量方法为光分析技术和反向碰撞技术,压强范围为70GPa-210GPa。在相同的密度下,Fe-S, Fe-O-S体系的声速要明显高于Fe的声速;Fe90O8S2体系的声速要高于Fe88.2S11.8体系的声速。这说明O和S元素都能提高Fe的声速;但是在轻元素含量相同的情况下,高压下0对Fe的声速的影响效果要明显高于S。在外地核的温度、压强环境下,相比于其他组分,Fe-lOwt%aS的声速和PREM模型更匹配,但是其斜率与外地核的声速一密度关系亦存在差异。这意味着除了S元素外,外地核中可能还含有Si或C等元素。