第七届青年地学论坛

      硅酸盐熔体不仅在地球演化过程中扮演了重要角色，也是地球深部热量与物质的重要载体。证据表明，在地幔410 km界面、上地幔顶部以及下地幔D"层等区域都可能存在熔融硅酸盐。由于在极端条件下原位探究熔体性质十分困难以及玻璃与熔体物理性质的相似性，硅酸盐玻璃通常被用来代替熔体。SiO₂是硅酸盐中的基础结构和成分；同时大量研究指出，SiO₂与硅酸盐玻璃在高压下发生的致密化很可能与Si-O配位数变化有关。因此，研究SiO₂玻璃在高温高压下的物理性质对理解硅酸盐熔体在地球物质分配、迁移以及动力学效应具有重要意义。
      此前已有大量研究分别采用X射线吸收、拉曼散射以及布里渊散射等技术观察到了SiO₂玻璃在常温高压下的致密化与配位数变化。这些研究表明，SiO₂玻璃的Si-O配位数将于20-30 GPa左右开始由4逐步增加，并在50-60 GPa左右达到6配位。此后，SiO₂玻璃在100 GPa以上还会再次发生由6配位向更高配位数的变化。配位数变化将使得SiO₂玻璃更加致密，同时也将带来速度的剧烈变化。但是，需要注意是，高压下温度对SiO₂玻璃密度与结构变化影响仍然未知。
      本次工作中，我们利用外加热金刚石对顶砧结合布里渊散射，沿300 K、750 K和1000 K三条温度线，在1 bar-65 GPa的压力范围内对高温高压下SiO₂玻璃的速度进行了观测。在将温度恢复至300 K后，我们又对样品进行了减压，并测量波速的变化。研究显示，SiO₂玻璃在高温下呈现出与300 K不同的结构随压力的变化规律。因此，温度对硅酸盐玻璃与熔体的配位数与结构变化有巨大的影响。这些结果对我们进一步理解硅酸盐熔体在高温高压下的物性具有重要意义。
 

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