一种石英α-β相变P-T关系的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种石英α

【技术实现步骤摘要】
一种石英
α
‑
β
相变P
‑
T关系的确定方法


[0001]本专利技术涉及高温高压实验领域，具体涉及一种石英α
‑
β相变P
‑
T关系的确定方法。

技术介绍

[0002]石英的α
‑
β相变现象，在19世纪80年代被Le Chatelier首次观察到，因其在相关地学研究中具有重要的示踪指示意义，故科学家们对其展开了大量研究。最初的研究工作主要集中于石英在0.1MPa压力条件下发生α
‑
β相变时所发生的光学性质变化的观察和测量上。后来，随着高温高压设备(如活塞圆筒Piston
‑
Cylinder Apparatus、对顶砧装置Opposed Anvil Device和金刚石压腔Diamond Anvil Cell等)的出现，研究的重点又转移到对石英α
‑
β相变P
‑
T关系的实验测定上。目前，在压力≥0.1MPa条件下，测定石英的α
‑
β相变界线所用到的实验方法主要有热差分析法、压差分析法、干涉色分析法以及激光拉曼光谱分析法。其中，热差分析法和压差分析法的优点是可以对石英α
‑
β相变时的温度和压力进行直接测定，缺点是测试数据的误差较大；干涉色分析法的优点是简便易行，无需借助其他的光谱分析设备仅通过肉眼在显微镜下观察石英表面干涉色的变化即可进行分析，但是，该方法对分析样品的厚度和入射光的方向都有较高的要求，因此测量精度不高；激光拉曼光谱分析法是将金刚石压腔和显微共聚焦拉曼光谱仪联用的分析方法，其优点是测试精度高，样品制备简单，因此，该方法非常适合用于原位测定石英α
‑
β相变P
‑
T参数。
[0003]不同的研究者利用不同的，甚至是相同的实验测试方法得到的石英α
‑
β相变P
‑
T参数结果均有较大差异，其原因主要是因为设备本身的测量精度不高而引起的，如Mirwald和Massonne(1980)用热差法和压差法得到的石英α
‑
β相变温度的测温误差为
±
3℃。除此之外，也有在对实验数据的处理过程中因客观的人为因素而造成的误差。为此，本专利技术利用热液金刚石压腔结合显微共聚焦拉曼光谱仪对石英在不同的压力条件下发生α
‑
β相变温度进行了系统的实验研究，并提出一种新的一种石英α
‑
β相变P
‑
T关系的确定方法，以期为更精确的界定石英α
‑
β相变P
‑
T参数奠定基础。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种石英α
‑
β相变P
‑
T关系的确定方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0006]本专利技术提供一种石英α
‑
β相变P
‑
T关系的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]获取的石英α
‑
β相变温度Ttr及对应的石英α
‑
β相变压力Ptr；
[0008]根据所述石英α
‑
β相变温度Ttr及对应的所述石英α
‑
β相变压力Ptr确定石英α
‑
β相变P
‑
T关系，表示如下：
[0009]Ptr(
±
5.6MPa)＝0.0008
·
Ttr2+2.8056
·
Ttr
‑
1877.5；
[0010]其中，所述石英α
‑
β相变温度Ttr为石英在128cm
‑1拉曼峰位的特征峰达到稳定时的温度，且574℃≤Ttr≤889℃。
[0011]需要说明的是，所述石英α
‑
β相变温度Ttr为石英在128cm
‑1拉曼峰位的特征峰达到
稳定时的温度指的是石英在128cm
‑1拉曼峰位不再随温度及压力的升高而发连续偏移的温度。
[0012]现有技术公开了将金刚石压腔和显微共聚焦拉曼光谱仪联用的定量研究石英464cm
‑1拉曼峰频移与α
‑
β石英相变温度压力的关系，这能在一定程度上提高测定石英的α
‑
β相变界线的精度，但是本专利技术发现当外界压力和温度的变化量相同时，石英128cm
‑1拉曼峰的频率变化约为464cm
‑1拉曼峰频率变化的5倍以上，因此，利用石英在128cm
‑1拉曼峰频移随温度的变化关系获取石英α
‑
β相变温度Ttr，可以进一步提高测定石英的α
‑
β相变界线的精度。
[0013]进一步，所述石英α
‑
β相变温度Ttr是通过热液金刚石压腔结合激光拉曼光谱仪测定的。
[0014]进一步，所述热液金刚石压腔为Bassett式热液金刚石压腔；所述激光拉曼光谱仪为显微共聚焦拉曼光谱仪。
[0015]进一步，所述石英α
‑
β相变温度Ttr及对应的所述石英α
‑
β相变压力Ptr的获取方法，包括以下步骤(1)或步骤(2)：
[0016]步骤(1)，当石英α
‑
β相变压力Ptr为0.1MPa时，
[0017]将石英样品放入热液金刚石压腔的样品腔内，样品腔不用封闭，然后将热液金刚石压腔与激光拉曼光谱仪连接，开始升温，升温过程中观察到石英样品在128cm
‑1拉曼峰位的特征峰不断向波数小的方向偏移，记录该特征峰不再连续向波数小的方向偏移时的温度为石英α
‑
β相变温度Ttr；
[0018]步骤(2)，当石英α
‑
β相变压力Ptr大于0.1MPa时，
[0019]S1、将去离子水和石英样品放入热液金刚石压腔的样品腔内，封闭样品腔；
[0020]S2、将热液金刚石压腔与激光拉曼光谱仪连接；进行升温，记录样品腔内气泡消失温度Th1，同时观察到升温过程中石英样品在128cm
‑1拉曼峰位的特征峰不断向波数小的方向偏移，记录该特征峰不再连续向波数小的方向偏移时的温度Ttr1；
[0021]S3、暂停升温并进行缓慢的降温，当观察到样品腔内中的气泡重新出现，再次缓慢升温记录重新出现的气泡的消失温度Th2，同时观察到升温过程中石英样品在128cm
‑1拉曼峰位的特征峰不断向波数小的方向偏移，记录该特征峰不再连续向波数小的方向偏移时的温度Ttr2；
[0022]S4、对比所述气泡消失温度Th1和气泡消失温度Th2，并进行下述步骤a和b；
[0023]a、当气泡消失温度Th1和气泡消失温度Th2相同或相差小于等于2℃，则温度Ttr2即为石英α
‑
β相变温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石英α
‑
β相变P
‑
T关系的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：获取的石英α
‑
β相变温度Ttr及对应的石英α
‑
β相变压力Ptr；根据所述石英α
‑
β相变温度Ttr及对应的所述石英α
‑
β相变压力Ptr确定石英α
‑
β相变P
‑
T关系，表示如下：Ptr(
±
5.6MPa)＝0.0008
·
Ttr2+2.8056
·
Ttr
‑
1877.5；其中，所述石英α
‑
β相变温度Ttr为石英在128cm
‑1拉曼峰位的特征峰达到稳定时的温度，且574℃≤Ttr≤889℃。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述石英α
‑
β相变温度Ttr是通过热液金刚石压腔结合激光拉曼光谱仪测定的。3.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述热液金刚石压腔为Bassett式热液金刚石压腔；所述激光拉曼光谱仪为显微共聚焦拉曼光谱仪。4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述石英α
‑
β相变温度Ttr及对应的所述石英α
‑
β相变压力Ptr的获取方法，包括以下步骤(1)或步骤(2)：步骤(1)，当石英α
‑
β相变压力Ptr为0.1MPa时，将石英样品放入热液金刚石压腔的样品腔内，样品腔不用封闭，然后将热液金刚石压腔与激光拉曼光谱仪连接，开始升温，升温过程中观察到石英样品在128cm
‑1拉曼峰位的特征峰不断向波数小的方向偏移，记录该特征峰不再连续向波数小的方向偏移时的温度为石英α
‑
β相变温度Ttr；步骤(2)，当石英α
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建康，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产资源研究所，
类型：发明
国别省市：