极端条件下γ-Ca3(PO4)2相磷酸盐的结构研究

The high-temperature and high-pressure (HTHP) structure of phosphates (such as Zn3(PO4)2, Pb3(PO4)2) will be investigated. In order to study their structural stabilities and local structural characteristics (~60 GPa and ~1800 ℃), we will use the Diamond Anvil Cell (DAC), laser heating, synchrotron radiation X-Ray diffraction (XRD) and X-ray absorption fine structure(XAFS) methods. Because the chemical compositions and geological occurrences of phosphates are very complicated, it is helpful for us to understand what the geological process is in the deep Earth and to provide mineralogical evidences by studying their HTHP structures. The combination of HTHP XRD experiments and XAFS is a bold attempt. It is not only positive in promoting the application of large scientific instrument, but also meaningful in mantle geology and mineral crystal chemistry.

本项目将以地幔磷酸盐矿物（如Zn3(PO4)2、Pb3(PO4)2)为研究对象，采用高温高压矿物学的实验研究方法，利用金刚石对顶砧装置和激光加温技术模拟地幔温压条件(～60 GPa和～1800 oC)，并通过同步辐射X射线衍射、X射线吸收精细结构等手段，探讨磷酸盐矿物的高温高压稳定性及局域结构变化特征。地幔磷酸盐矿物的化学组成和地质产状都比较特殊，其地质学的重要性没有被完全认识。通过对其高温高压结构的研究，可以为更深入了解地球深部物质组成及演化等地球深部基础地质问题提供矿物学的依据。这种高温高压X射线衍射与X射线吸收精细结构相结合的研究方法，不仅具有地幔地质学和矿物晶体化学两方面的意义，而且对提高我国高压科学研究水平和同步辐射大科学装置的应用水平有积极推动作用。

本项目以天然磷酸盐矿物（如磷灰石、磷氯铅矿、砷铅矿、钒铅矿、绿松石、磷铝石等)为研究对象，采用高温高压矿物学的实验研究方法，利用金刚石对顶砧装置（DAC）和激光加温技术模拟地幔温压条件(～20 GPa 和～1500 ºC)，并通过同步辐射X 射线衍射探讨天然磷酸盐矿物的高温高压稳定性。天然磷酸盐矿物结构中能携带大半径阳离子，其地质学的重要性没有被完全认识。通过对其高温高压结构的研究，可以为更深入了解地球深部物质组成及演化等地球深部基础地质问题提供矿物学的依据。本项目的高压研究发现具有磷灰石结构的磷灰石族矿物结构相对稳定，在压力作用下不易发生相变，而其它的磷酸盐在高压下的稳定性较差，在加压~12 GPa附近常伴随2-3次结构变化。说明磷灰石结构中的[XO4]（X=P，As，V）多面体组成的六元环对其高压下的结构稳定性有重要影响。