δ-(Al,Fe)OOH被认为是将水输运到地球核幔边界的可能载体,厘清其在高压下的结构相变与物理性质对于理解深部水循环具有重要意义.利用金刚石压腔和同步辐射X射线衍射,研究了δ-Fe0.08Al0.92OOH(δ-Fe8)的压缩行为.压力-晶胞体积(p-V)曲线表明:δ-Fe8在0～78?GPa经历了氢原子的有序–无序转变和铁的自旋转变.其中氢原子有序–无序转变发生在约9.7?GPa,p-V曲线在相变点出现轻微转折,且轴比a/c和b/c对压力的斜率在相变前后发生反转,空间群由P21nm变为Pnnm.铁自旋转变发生在31.5～39.5?GPa,伴随着约2％的晶胞体积塌缩,属于等结构相变.采用Birch-Murnaghan状态方程分段拟合了p-V曲线,得到了各个结构的状态方程参数.用铁高自旋态和低自旋态理想固溶体模型分析了自旋转变区域的p-V数据,拟合得到低自旋分数随压力变化的关系式.计算结果表明,体弹模量和体波速在自旋转变区域会出现软化行为,说明地球内部富集一定数量的δ-Fe8可能造成中下地幔局部体波低速异常.结合前人研究,给出了δ-(Al,Fe)OOH体系的相变压力与铁含量的线性关系式.
高压 X射线衍射 δ-(Al,Fe)OOH 相变 自旋转变