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摘要
研究下地幔物质组成和性质是地球动力学的重要课题．铁方镁石(Mg0.8Fe0.2O)是下地幔中的主要组成矿物之一，在适当的温度、压强和氧逸度条件下铁方镁石中的二价铁可以通过化学还原反应得到电子形成0价的金属铁．如果有金属生成，则它对下地幔的环境和矿物的物理化学性质具有重要的影响，金属铁会更容易捕获水而降低下地幔中名义无水矿物熔点导致出现部分熔融，金属铁的出现还会影响C、N、H等元素的分布．而实际下地幔中具有等诸多金属元素，会与形成的金属铁形成合金．目前没有关于金属铁形成的合金反应的公开研究，因此本文进行高温高压实验研究铁方镁石中的金属铁生成以及伴随的合金反应，实验温度范围为1573～1773 K，压强范围0～23 GPa．并对高温高压实验后回收的样品进行扫描电镜分析和电子探针分析，通过分析发现采用的钛、铬和碳化钛控制氧逸度的材料会在高温高压实验过程中与铁方镁石形成的金属铁发生合金反应，实验中所有生成的金属铁均以合金的形式存在且合金中的铁含量分布不均匀，同时在样品区域和氧逸度控制材料中出现了反应区，反应区主要成分为氧化镁和控制氧逸度的金属材料氧化物反应得到的尖晶石相矿物．从本文的实验看来采用金属材料控制氧逸度不可避免与铁方镁石产生的金属铁发生反应，需要根据合金的成分制定新的氧逸度计算方法或者采用其他氧逸度控制材料．
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单位中国石化石油勘探开发研究院; 北京大学
