大别硬玉石英岩中金红石原位高温高压下晶体结构和OH的研究

本文通过金刚石对顶砧与拉曼光谱、红外光谱联用技术,原位模拟了金红石在高温高压下晶体结构及其OH的变化,从而了解俯冲带流体中金红石在地质过程中的行为及作用。实验证明,金红石在压力的作用下经历两次相变,分别为金红石型TiO_(2)结构→斜锆石型TiO_(2)结构(P=23.43GPa)→萤石型TiO_(2)结构(P=34.98GPa),其结构在经历过超深俯冲后、折返过程中则以ɑ-PbO_(2)型TiO_(2)结构稳定存在。并且金红石晶体中的OH红外特征峰强度随着压力的增加而降低,从而显示在加压过程中金红石中OH含量降低,但直至地球深部超过600km(37.28GPa,约1200km),其晶体中的OH也并未完全脱去。在高温高压实验中,金红石样品从常温常压条件加压、加温至P=4.01~4.08GPa和T=700℃时,金红石晶体的有序度、OH含量随着温度增加而降低,但至实验最高温压,晶体内部仍保留OH,其结构也稳定存在,因此金红石可以将水携带至深部约120km处。在降至常温常压的过程中,金红石中OH含量虽然增加,但并未恢复至实验开始时的含量,因此经历过快速俯冲、折返后的金红石中的OH含量无法代表金红石形成时的OH含量。