第32卷，第2期 2012年2月
谱学与光谱
分析
光
Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32,No, 2, pp378382 February,2012
高温高压下方解石相转变的拉曼光谱原位实验研究
刘川江，郑海飞，
100871
北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京
摘要用热液金刚石压腔装置结合拉曼光谱技术研究了高温高压下方解石的相变过程及拉曼光谱特征。结果表明：常温条件下，体系压力增至1666和2127MPa时，方解石的拉曼特征峰155cm-1消失，1087 cm-峰分裂为1083和1090cm-1两个谱峰、282cm-1峰突然降至231cm-，证明其转变为方解石-IⅡI和方
解石-Ⅲ。在起始压力为2761MPa和低于
1的开
程中，方解石-Ⅲ的拉曼收射的各个特征振动峰没
有变化。当温度达到171C，方解石晶体完全
变成不透明状，其对称伸缩振动峰1087cm-"、面内弯曲振动
峰713cm=1和晶格报动峰155和282cm
1均发生突变，说明方解石-Ⅲ相变生成一种碳酸钙新相。体系降至
常温，该新相一直保持稳定不变，表明高温高压下方解石向碳酸钙新相的转变过程是不可逆的。方解石-Ⅱ 与碳酸钙新相之间的相变线方程为P(M%)=9.09，Trc)十1880。碳酸钙新相的对称伸缩振动峰(）随压力、温度的变化率分别为ds/dP=5.1（cm-1·GPa-1)，dy/dT=—0.0553(cm-1，C-1)。
同高温高压；方解石；金刚石压腔；拉曼光谱；相变
关键词
中图分类号：P578.6P575.4
引言
文献标识码：A
方解石是地球上广泛分布的一种碳酸盐矿物，也是石灰岩和大理岩的重要组成部分，可以形成于多种地质环境中。方解石在常温常压下以稳定态存在，在地球深部环境中会形成不同的相态，其物理化学性质对于认识地慢碳循环作用和深源地震机制等可能具有重要的指示意义，因此方解石在高温高压下的性质一直被人们广泛关注"。目前，国内外有关方解石的研究成果较多，包括方解石的高压相变机制、高压下方解石的弹性性质等8，但高温高压下方解石的相关系仍然不清楚。例如，Bridgman[和Kaichi等3]对方解石的相关系进行了研究，但未能对方解石不同相之间的相边界达成统一认识。为此，作者通过金刚石压腔装置和激光拉曼光谱原位研究了方解石在高温高压下的拉曼光谱特征及其相转变的温度和压力条件。
实验部分
实验所用的高压装置类似于Mao-Bell型金刚石压腔(9]，其内部结构如图1所示。项砧为金刚石，压力标定物质为石收稿日期：2011-05-17，修订日期：2011-08-12
基金项目：国家自然科学基金项目（40873047)资助
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)02-0378-05
英，传压介质为蒸馏水。压砧顶面直径为0.8mm，样品垫片为0.25mm厚的镍片，样品室直径为0.3mm。样品为天然矿物方解石。
Upper diamond anvil
Gasket
Sample chamber
Lower diamond anvil
Fig.1Sketch of diamond anvil cell
装样品时，首先在显微镜下挑选晶形良好、大小适中的石英和方解石颗粒置于压腔的样品室，以不超过样品腔体积的2/3为宜。然后将蒸馏水注入样品室，快速用对顶砧压上密封，以避免水的挥发。拉曼光谱分析在北京大学地球与空间科学学院的英国产Renishaw1000型激光拉曼光谱仪上进
作者简介：刘川江，1986年生，北京大学地球与空间科学学院博士研究生
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