高壓下α-石英和柯石英的相變行為

吳 也，陳 星，黃海軍

（武漢理工大學(xué)理學(xué)院，湖北 武漢 430070）

二氧化硅（SiO2）物相是地球地殼的主要氧化物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為60%），也是硅酸鹽地球（包含地殼和地幔，不含地核）的主要氧化物組分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為45%），在地球科學(xué)、材料科學(xué)、凝聚態(tài)物理等學(xué)科領(lǐng)域中十分重要[1]。盡管二氧化硅的化學(xué)組成非常簡(jiǎn)單，但是在高溫高壓下卻表現(xiàn)出十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)多樣性[2-9]。透徹理解二氧化硅同質(zhì)多象在高溫高壓下的相變行為和物理性質(zhì)是高壓礦物物理領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容之一。

石英是最豐富的二氧化硅礦物，人們已通過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算對(duì)其高壓相變行為進(jìn)行了大量研究。早期實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，α-石英（P3121 或P3221）在25 GPa 以上發(fā)生非晶化轉(zhuǎn)變[10-11]。幾乎同一時(shí)期，Tsuchida等[3]認(rèn)為，在60 GPa 以上，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶性較弱的斯石英相。然而，Kingma 等[12-13]發(fā)現(xiàn)，無論在準(zhǔn)靜水壓還是非靜水壓條件下，α-石英在約21 GPa 均轉(zhuǎn)變?yōu)槭?Ⅱ相，并且伴隨出現(xiàn)另一個(gè)結(jié)晶相（結(jié)構(gòu)未知）和非晶態(tài)物相。隨后，Haines 等[4]發(fā)現(xiàn)：在較好的靜水壓條件下快速加壓，α-石英在45 GPa以上完全轉(zhuǎn)變?yōu)閇SiO6] 八面體配位的單斜相（P21/c）；而在準(zhǔn)靜水壓條件下，α-石英、石英-Ⅱ相和P21/c 結(jié)構(gòu)共存。最近，Hu 等[5]結(jié)合實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，常溫高壓下，α-石英逐步轉(zhuǎn)變?yōu)镻2/c 結(jié)構(gòu)，兩相共存區(qū)為25～45 GPa，P2/c 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定至61 GPa。理論計(jì)算結(jié)果表明，聲子軟化和彈性不穩(wěn)定性可能是α-石英具有豐富高壓相變行為的主要原因[14-15]。研究人員通過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算提出，α-石英在高壓下表現(xiàn)出不同的相變行為可能與傳壓介質(zhì)提供的靜水壓條件以及加壓速率等密切相關(guān)。

作為超高壓巖石的標(biāo)志礦物，柯石英（C2/c）在高壓下的結(jié)構(gòu)行為同樣值得關(guān)注。早期實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，柯石英在22～25 GPa 轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)相，高于30 GPa 轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)[11,16]。然而，?ernok 等[17-18]通過原位單晶X 射線衍射（XRD）和拉曼光譜實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：柯石英在23 GPa 左右轉(zhuǎn)變?yōu)榭率?Ⅱ相（P21/c），在35 GPa 轉(zhuǎn)變?yōu)榭率?Ⅲ相（三斜晶系），在51 GPa 仍然保持結(jié)晶態(tài)；并且，兩次結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變均可逆，卸壓至常壓后，樣品重新轉(zhuǎn)變?yōu)榭率?。隨后，Chen 等[19]和Wu 等[20]分別通過粉晶和單晶XRD 實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論模擬，驗(yàn)證了?ernok 等提出的柯石英到柯石英-Ⅱ的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。并且，Bykova 等[6]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[SiO4]四配位的柯石英-Ⅲ相在更高壓強(qiáng)下逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槲迮湮缓土湮坏目率?Ⅳ和柯石英-Ⅴ相。然而，Hu 等[7]基于單晶XRD 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高壓下柯石英轉(zhuǎn)變?yōu)閇SiO6]八面體配位的后斯石英相（P2/c），結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變區(qū)域（22～32 GPa）存在4 個(gè)三斜的介穩(wěn)相，并結(jié)合理論計(jì)算探討了相變機(jī)制。最近，Liu 等[21]通過理論模擬，重復(fù)了上述實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)的3 條相變路徑，并發(fā)現(xiàn)最終柯石英轉(zhuǎn)變?yōu)閇SiO6]八面體配位的高壓相。

綜上所述，α-石英和柯石英在常溫高壓下呈現(xiàn)出多條相變路徑。兩者在高壓下表現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)行為可能出于多種原因。首先，受實(shí)驗(yàn)技術(shù)和測(cè)試條件的限制，早期實(shí)驗(yàn)測(cè)量的準(zhǔn)確性有待核實(shí)。此外，金剛石壓腔內(nèi)的靜水壓條件和實(shí)驗(yàn)過程中的加壓速率等可能會(huì)影響相變行為。為了進(jìn)一步探討二氧化硅的高壓結(jié)構(gòu)行為，厘清靜水壓條件對(duì)兩者高壓相變行為的影響，本研究運(yùn)用同步輻射單晶XRD 結(jié)合金剛石壓腔技術(shù)，對(duì)α-石英和柯石英在常溫高壓下的相變路徑進(jìn)行研究。

1 實(shí) 驗(yàn)

本研究采用的α-石英樣品為天然單晶，柯石英單晶樣品采用卡內(nèi)基研究院地球物理實(shí)驗(yàn)室的1 500 t大壓機(jī)合成（RUN#: PR1397）?？率尉悠放c本研究組之前研究中所采用的樣品一致，詳細(xì)的合成步驟和表征分析參考文獻(xiàn)[20]。

實(shí)驗(yàn)采用對(duì)稱型金剛石壓腔，金剛石壓砧的臺(tái)面直徑為300 μm。充填傳壓介質(zhì)過程中采用紅寶石作為壓標(biāo)[22]，單晶XRD 實(shí)驗(yàn)過程中則采用金（Au）的狀態(tài)方程標(biāo)定壓強(qiáng)[23]。本研究設(shè)計(jì)了兩組實(shí)驗(yàn)，用以原位測(cè)量常溫高壓下單晶α-石英和柯石英的XRD 譜。兩組實(shí)驗(yàn)分別采用氬氣和氖氣作為傳壓介質(zhì)，其他實(shí)驗(yàn)條件均一致。表1 列出了兩組實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件。金剛石壓腔的樣品腔如圖1 所示。高壓下單晶的XRD 實(shí)驗(yàn)在美國(guó)先進(jìn)光子源（Advanced Photon Source）的 16IDB 線站完成。實(shí)驗(yàn)采用的X 射線波長(zhǎng)為0.406 6 ?，光斑大小為 3 μm × 7 μm，用 Mar165 CCD 收集單晶 XRD 譜。在入射X 射線方向-15°～15°范圍內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)金剛石壓腔，以便獲得較多的單晶衍射斑點(diǎn)。在某些壓強(qiáng)點(diǎn)，每隔1°測(cè)量一幅衍射圖譜。采用GSE_ADA和RSV 程序分析衍射圖譜，并對(duì)衍射斑點(diǎn)進(jìn)行晶面指標(biāo)化[24]。

圖1 金剛石壓腔中樣品腔照片（Qtz：α-石英；Coe：柯石英）Fig. 1 Picture of sample chamber in a diamond anvil cell(Qtz: α-qutarz； Coe: coesite)

表1 兩組高壓原位實(shí)驗(yàn)條件Table 1 Experimental conditions of two runs of experiments

2 結(jié)果與討論

2.1 α-石英的高壓相變行為

第1 組實(shí)驗(yàn)采用氖氣作為傳壓介質(zhì)，最高壓強(qiáng)達(dá)到58.5 GPa。低于23 GPa 時(shí)，除去較強(qiáng)的金剛石衍射斑點(diǎn)、氖氣和金屬錸墊片的衍射峰，衍射圖譜上的單晶衍射斑點(diǎn)都可歸屬于α-石英。如圖2（a）所示，根據(jù)α-石英的晶體結(jié)構(gòu)和衍射斑點(diǎn)的晶面間距，對(duì)每個(gè)單晶衍射斑點(diǎn)進(jìn)行晶面指標(biāo)化。由于所測(cè)α-石英的衍射斑點(diǎn)數(shù)不多，無法定出單晶的取向，因此無法區(qū)分等效晶面，但是這并不影響基于衍射圖譜的晶體結(jié)構(gòu)確定和相變行為判斷。隨著壓強(qiáng)增加，在24.8 GPa，除了已有的α-石英、金剛石和氖氣的衍射峰以外，衍射圖譜上開始出現(xiàn)新的衍射峰，如圖2（b）中橘色箭頭所示。新衍射峰的出現(xiàn)意味著α-石英發(fā)生了壓致相變。逐步增加壓強(qiáng)至44.1 GPa，α-石英的衍射峰逐步減弱直至消失。如圖2（c）所示，衍射圖譜上僅剩下新出現(xiàn)的衍射峰以及金剛石和氖氣的衍射峰。這一新結(jié)構(gòu)一直穩(wěn)定存在至本組實(shí)驗(yàn)的最高壓強(qiáng)58.5 GPa。為了更清楚地追蹤α-石英在高壓下的相變路徑，選取了5 張代表性壓強(qiáng)的衍射圖譜，將圖2（a）中橘色方框區(qū)域放大，如圖2（e）所示?？梢钥闯觯涸?4.8 GPa，α-石英的(101)衍射峰旁邊出現(xiàn)了兩個(gè)新的衍射斑點(diǎn)；壓強(qiáng)增加至34.3 GPa 時(shí)，α-石英的(101)衍射峰變?nèi)?，新結(jié)構(gòu)的衍射峰稍有增強(qiáng)；繼續(xù)增加壓強(qiáng)至44.1 GPa，α-石英的(101)衍射峰幾乎消失，僅剩下新結(jié)構(gòu)的衍射峰，且該衍射峰在58.5 GPa 仍然清晰可見。這些現(xiàn)象表明，在常溫高壓下，α-石英在23 GPa 左右開始發(fā)生結(jié)構(gòu)相變，在約44 GPa 相變完成，且新結(jié)構(gòu)可穩(wěn)定至約59 GPa。

圖2 α-石英在不同壓強(qiáng)下的代表性XRD 譜（第1 組實(shí)驗(yàn)。（e）為（a）中橘色方框區(qū)域放大圖。黑色方框?yàn)棣?石英的衍射斑點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的數(shù)字為其晶面指數(shù)(hkl)；橘色箭頭所指為XRD 譜中新出現(xiàn)的衍射峰；綠色所示衍射斑點(diǎn)代表金剛石；藍(lán)色所示衍射環(huán)代表氖氣。）Fig. 2 Representative XRD patterns of α-quartz at different pressures (Run 1. (e) zoomed-in pictures corresponding to the orange box in (a). Black boxes with Miller indices (hkl) stand for diffraction peaks of α-quartz； orange arrows point out diffraction peaks from high pressure phase of α-quartz； green and blue arrows represent diffraction peaks of diamond and neon, respectively.)

第2 組實(shí)驗(yàn)采用氬氣作為傳壓介質(zhì)，最高壓強(qiáng)達(dá)到54.0 GPa。如圖3（a）所示，低于23 GPa 時(shí)，除去金剛石和氬氣的衍射峰，衍射圖譜上的單晶衍射斑點(diǎn)都可歸屬于α-石英。增加壓強(qiáng)至24.3 GPa，衍射圖譜中出現(xiàn)新的衍射斑點(diǎn)，如圖3（b）中橘色箭頭所指。進(jìn)一步增加壓強(qiáng)，α-石英的衍射峰在約44 GPa 完全消失，僅剩下新結(jié)構(gòu)的衍射斑點(diǎn)。新結(jié)構(gòu)的衍射斑點(diǎn)一直穩(wěn)定存在至本組實(shí)驗(yàn)的最高壓強(qiáng)54.0 GPa。第2 組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與第1 組一致。

圖3 α-石英在不同壓強(qiáng)下的代表性XRD 譜（第2 組實(shí)驗(yàn)。圖中黑色方框?yàn)棣?石英的衍射斑點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的數(shù)字為其晶面指數(shù)(hkl)；橘色箭頭所指為衍射圖譜中新出現(xiàn)的衍射峰；綠色所示衍射斑點(diǎn)代表金剛石；藍(lán)色所示衍射環(huán)代表氬氣。）Fig. 3 Representative XRD patterns of α-quartz at different pressures (Run 2. Black boxes with Miller indices (hkl)stand for diffraction peaks of α-quartz； orange arrows point out diffraction peaks from high pressure phase of α-quartz； green and blue arrows represent diffraction peaks of diamond and argon, respectively.)

由于兩組實(shí)驗(yàn)中所測(cè)新結(jié)構(gòu)的衍射峰較少且較弱，因此無法確定α-石英高壓相的晶體結(jié)構(gòu)。Hu 等[5]的研究結(jié)果表明，α-石英從25 GPa 左右開始轉(zhuǎn)變?yōu)镻2/c 結(jié)構(gòu)，到45 GPa 相變完成，期間兩相共存，P2/c 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定至61 GPa。盡管Hu 等的實(shí)驗(yàn)采用氦氣作為傳壓介質(zhì)，提供了較氖氣和氬氣更好的靜水壓條件，但是本實(shí)驗(yàn)得到的α-石英發(fā)生相變的壓強(qiáng)區(qū)域和高壓相出現(xiàn)的衍射圖譜特征與他們報(bào)道的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一致?？偟膩碚f，通過兩組基于不同傳壓介質(zhì)（氖氣和氬氣）的高壓實(shí)驗(yàn)可以確定：α-石英在23 GPa 左右開始發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，在約44 GPa 相變完成，在59 GPa 仍然能觀察到高壓相，α-石英在高壓下的相變路徑與Hu 等[5]報(bào)道的結(jié)果一致。

2.2 柯石英的高壓相變行為

本研究組此前采用氖氣作為傳壓介質(zhì)，對(duì)柯石英的高壓相變行為進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和理論模擬研究[20]，驗(yàn)證了?ernok 等[17]提出的柯石英到柯石英-Ⅱ的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。本研究選擇與之前研究相同的柯石英單晶樣品，分別采用氖氣和氬氣作為傳壓介質(zhì)，再次對(duì)柯石英的高壓相變行為進(jìn)行探索。

第1 組實(shí)驗(yàn)采用氖氣作為傳壓介質(zhì)，柯石英樣品在不同壓強(qiáng)下的代表性衍射圖譜如圖4 所示。低于23 GPa 時(shí)，除去金剛石和氖氣的衍射峰，衍射圖譜上的單晶衍射斑點(diǎn)都可歸屬于柯石英，見圖4（a）。壓強(qiáng)增加至26 GPa 左右時(shí)，衍射圖譜上出現(xiàn)很多新的衍射斑點(diǎn)，這些斑點(diǎn)沿著特定的方向排列，意味著柯石英發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變至柯石英-Ⅱ相，見圖4（b）。柯石英-Ⅱ相（P21/c，Z = 32）晶胞的b 軸是柯石英（C2/c，Z = 16）的2 倍，為柯石英的公度調(diào)制結(jié)構(gòu)。隨著壓強(qiáng)增加，柯石英-Ⅱ相在36 GPa 進(jìn)一步沿著b 軸方向調(diào)制，轉(zhuǎn)變?yōu)榭率?Ⅹ，見圖4（c）。高于40 GPa 直至本組實(shí)驗(yàn)最高壓強(qiáng)58.5 GPa 時(shí)，除去金剛石和氖氣的衍射峰，衍射圖譜上僅能觀察到來自柯石英(040)晶面和柯石英-Ⅱ相(080)晶面的衍射峰，如圖4 中橘色方框所示。本組實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)條件和觀察到的柯石英高壓相變路徑均與此前的研究結(jié)果[20]一致。

圖4 柯石英在不同壓強(qiáng)下的代表性XRD 譜（第1 組實(shí)驗(yàn)。橘色方框所示為22.4 GPa 下柯石英(040)晶面和26.6 GPa 下柯石英-Ⅱ相(080)晶面的衍射峰，綠色所示衍射斑點(diǎn)代表金剛石，藍(lán)色所示衍射環(huán)代表氖氣。）Fig. 4 Representative XRD patterns of coesiteat at different pressures (Run 1. The diffraction peak marked in the orange box starts from (040) of coesite and then (080) of coesite-Ⅱ； green and blue arrows represent diffraction peaks of diamond and neon, respectively.)

第2 組實(shí)驗(yàn)采用氬氣作為傳壓介質(zhì)，柯石英樣品在不同壓強(qiáng)下的代表性衍射圖譜如圖5 所示。低于22 GPa 時(shí)，除去金剛石和氬氣的衍射峰，衍射圖譜上的衍射斑點(diǎn)歸屬于柯石英結(jié)構(gòu)。壓強(qiáng)增加至24 GPa 時(shí)，衍射圖譜上出現(xiàn)新的衍射斑點(diǎn)，且沿著倒空間b*軸排列，意味著發(fā)生柯石英至柯石英-Ⅱ相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。隨著壓強(qiáng)的增加，柯石英-Ⅱ相在36 GPa 進(jìn)一步沿著b 軸調(diào)制，轉(zhuǎn)變?yōu)榭率?Ⅹ，見圖5（c）。如圖5（d）所示，高于40 GPa 直至本組實(shí)驗(yàn)最高壓強(qiáng)54.0 GPa 時(shí)，除去金剛石和氬氣的衍射峰，衍射圖譜上仍能觀察到來自樣品的衍射峰。第2 組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與第1 組一致。

圖5 柯石英在不同壓強(qiáng)下的代表性XRD 譜（第2 組實(shí)驗(yàn)。綠色所示較強(qiáng)衍射斑點(diǎn)代表金剛石，藍(lán)色所示衍射環(huán)代表氬氣。）Fig. 5 Representative XRD patterns of coesiteat high pressures (Run 2. Green and blue arrows represent diffraction peaks of diamond and argon, respectively.)

通過與前人研究結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，本實(shí)驗(yàn)中36 GPa 以上觀察到的柯石英-Ⅹ可能與?ernok 等[17]和Bykova 等[6]報(bào)道的柯石英-Ⅲ（P-1，Z = 24）一致。40～54 GPa 區(qū)間觀察到的衍射峰可能來自于柯石英-Ⅳ或柯石英-Ⅴ相[6]。盡管無法確定高于36 GPa 的高壓相結(jié)構(gòu)，但是通過兩組不同傳壓介質(zhì)的高壓實(shí)驗(yàn)，可以確定柯石英在22 GPa 左右轉(zhuǎn)變?yōu)榭率?Ⅱ相，柯石英-Ⅱ相在更高壓強(qiáng)下繼續(xù)相變，且壓強(qiáng)達(dá)到59 GPa 時(shí)仍有結(jié)晶態(tài)存在。

2.3 靜水壓條件對(duì)α-石英和柯石英高壓相變行為的影響

二氧化硅的高壓相變行為可能與晶粒大小、加壓速率和靜水壓條件等因素有關(guān)。在本研究的兩組實(shí)驗(yàn)中，分別采用氬氣和氖氣作為傳壓介質(zhì)，選取的單晶樣品直徑約為20 μm，厚度小于10 μm，加壓步長(zhǎng)為2～3 GPa，每次加壓的時(shí)間間隔為5～10 min。兩組實(shí)驗(yàn)的單晶樣品大小和加壓速率可基本認(rèn)為一致，在此情況下討論氬氣和氖氣提供的不同靜水壓條件對(duì)α-石英和柯石英高壓相變行為的影響。

在300 K 條件下，氬氣和氖氣的固化壓強(qiáng)分別為1.4 和4.8 GPa[25-26]，氖氣可提供比氬氣更好的靜水壓條件。低于20 GPa 時(shí)，兩者作為傳壓介質(zhì)的樣品腔內(nèi)壓強(qiáng)梯度相差不大（小于0.2 GPa）；高于20 GPa 時(shí)，兩者提供的靜水壓差別逐漸凸顯[27]。采用氖氣作為傳壓介質(zhì)且壓強(qiáng)達(dá)50 GPa 時(shí)，樣品腔內(nèi)的壓強(qiáng)梯度約為0.5 GPa；而采用氬氣作為傳壓介質(zhì)且壓強(qiáng)達(dá)50 GPa 時(shí)，腔內(nèi)壓強(qiáng)梯度可達(dá)2 GPa。已有研究人員采用氦氣作為傳壓介質(zhì)研究α-石英和柯石英的高壓相變行為。氦氣可以提供比氖氣更好的靜水壓條件。采用氦氣作為傳壓介質(zhì)且壓強(qiáng)達(dá)40 GPa 時(shí)，樣品腔內(nèi)的壓強(qiáng)梯度不到0.2 GPa[27]。

兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，氬氣和氖氣提供的不同靜水壓條件并未對(duì)α-石英的高壓相變行為造成顯著影響。與前人研究結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，α-石英在高壓下的相變路徑與Hu 等[5]的結(jié)果一致。Hu 等采用氦氣作為傳壓介質(zhì)，提供了較氖氣和氬氣更好的靜水壓條件。這些結(jié)果表明，靜水壓條件并不影響α-石英的高壓相變行為。然而，晶粒大小和加壓速率對(duì)α-石英高壓相變行為的影響仍值得探索。

靜水壓條件對(duì)柯石英高壓相變行為的影響仍然存在爭(zhēng)議。本研究發(fā)現(xiàn)，柯石英的高壓相變行為與我們此前的研究[20]以及?ernok 等[17]和Bykova 等[6]所報(bào)道的結(jié)果均一致。?ernok 等和Bykova 等的實(shí)驗(yàn)均采用氖氣作為傳壓介質(zhì)，緩慢加壓，晶粒尺寸約20 μm × 20 μm × 5 μm，與本實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)基本一致。由此可以得出，在晶粒大小和加壓速率基本一致的情況下，氬氣和氖氣所提供的不同靜水壓條件并未對(duì)柯石英高壓相變行為造成顯著影響。然而，Hu 等[7]采用氦氣作為傳壓介質(zhì)時(shí)，所報(bào)道的柯石英高壓相變路徑與本研究以及?ernok 等和Bykova 等的結(jié)果不同。因此，仍然需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（特別是采用氦氣作為傳壓介質(zhì)），探討靜水壓條件對(duì)柯石英高壓相變路徑的影響。此外，晶粒大小和加壓速率對(duì)柯石英高壓相變行為的影響也值得研究。

3 結(jié) 論

采用金剛石壓腔和同步輻射XRD 技術(shù)，選用氖氣和氬氣作為傳壓介質(zhì)，對(duì)α-石英和柯石英的高壓相變行為進(jìn)行了研究。α-石英在約23 GPa 發(fā)生結(jié)構(gòu)相變，在44 GPa 相變完成，直至59 GPa 仍然能觀察到結(jié)晶態(tài)；柯石英在約22 GPa 轉(zhuǎn)變?yōu)榭率?Ⅱ相，高于36 GPa 時(shí)繼續(xù)發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，直至59 GPa 仍有結(jié)晶態(tài)。兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氖氣和氬氣所提供的不同靜水壓條件對(duì)α-石英和柯石英高壓相變行為的影響不大。

本研究所用的α-石英單晶樣品由北京大學(xué)秦善教授提供，柯石英單晶樣品在卡內(nèi)基研究院地球物理實(shí)驗(yàn)室的1 500 t 大壓機(jī)上合成，同步輻射單晶XRD 實(shí)驗(yàn)在美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)光子源的16IDB 線站完成，在此特別感謝！