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采用金刚石对顶砧高压装置和同步辐射X射线衍射技术,在常温下对两种天然橄榄石单晶(含铁的铁镁橄榄石(Mg1.83Fe0.17) SiO4和不含铁的纯镁橄榄石Mg2SiO4)进行了高压结构行为研究.实验结果表明,两种天然橄榄石单晶在最高压力为9.9 GPa的条件下没有发生相变.采用二阶Birch-Murnaghan状态方程描述压力-晶胞体积(p-V)关系,获得了铁镁橄榄石和纯镁橄榄石在零压下的晶胞体积(0.292 9(3)、0.289 9(1) nm3)和体积模量(140(3)、151(2) GPa).两种镁橄榄石呈高度各向异性,轴压缩性表现为:b轴的压缩率最大,c轴次之,a轴的压缩率最小.随着铁组分的加入,橄榄石的体波速减小,两种橄榄石的体波速相差5.2％,该结果对于研究上地幔的物质构成和弹性波速具有一定的意义.
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