Инд. авторы:	Отани Э., Мибе К., Сакамаки Т., Камада С., Такахаси С., Фукуи Х., Цуцуи С., Барон А.
Заглавие:	Скорости звуковых волн, измеренные методом неупругого рассеяния рентгеновских лучей при высоких давлениях и температурах в алмазной ячейке с резистивным нагревом
Библ. ссылка:	Отани Э., Мибе К., Сакамаки Т., Камада С., Такахаси С., Фукуи Х., Цуцуи С., Барон А. Скорости звуковых волн, измеренные методом неупругого рассеяния рентгеновских лучей при высоких давлениях и температурах в алмазной ячейке с резистивным нагревом // Геология и геофизика. - 2015. - Т.56. - № 1-2. - С.247-253. - ISSN 0016-7886.
Внешние системы:	РИНЦ: 23063218;
Реферат:	rus: Скорости прохождения звуковых волн в hcp-Fe определены методом неупругого рассеяния рентгеновских лучей с высоким разрешением одновременно с рентгенодифракционным анализом в алмазной ячейке с резистивным нагревом при давлениях до 174 ГПа и 298 K, а также при давлениях до 88 ГПа и 700 K и до 62.5 ГПа и 1000 K. Данные, полученные при 298 K и при высокой температуре, свидетельствуют о линейной зависимости плотности железа от температуры, расширяя диапазон действия закона Бёрча относительно предыдущих работ. Сравнение полученных данных с моделью PREM показывает, что состав ядра может отличаться от традиционной модели с легкими элементами, т.е. включать тяжелые элементы. В качестве альтернативной гипотезы можно предположить изменение линейной зависимости плотности от давления при температурах 1000 K, что требует дальнейшей экспериментальной проверки. eng: We determined the compressional velocity of hcp-Fe in a wide pressure and temperature range using high-resolution inelastic X-ray scattering (IXS) combined with in situ X-ray powder diffraction (XRD) on samples in resistively heated diamond anvil cells: Our measurements extend up to 174 GPa at room temperature, to 88 GPa at 700 K, and to 62.5 GPa at 1000 K. Our data obtained at room temperature and high temperature are well described by a linear relation to density, extending the range of verification of Birch’s law beyond previous work and suggesting only a small temperature dependence up to 1000K. When we compare the present results with the preliminary reference Earth model (PREM), we can conclude that there is either a strong temperature effect on Birch’s law at temperatures above 1000 K or the composition of the core is rather different from that commonly expected, i.e., containing heavy elements.
Ключевые слова:	sound velocity; high pressure and temperature; Inner core; inelastic X-ray scattering; diamond anvil cell; Resistive heating; скорость звука; высокие давления и температуры; внутреннее ядро; неупругое рассеяние рентгеновских лучей; Hcp-iron; железо; резистивный нагрев; алмазная ячейка;
Издано:	2015
Физ. характеристика:	с.247-253
Цитирование:	1. Соколова Т.С., Дорогокупец П.И., Литасов К.Д. Взаимосогласованные шкалы давлений на основании уравнений состояния рубина, алмаза, MgO, B2-NaCl, а также Au, Pt и других металлов до 4 Mбар и 3000 K // Геология и геофизика, 2013, т. 54 (2), с. 237-261. 2. Antonangeli D., Siebert J., Badro J., Farber D.L., Fiquet G., Morard G., Ryerson F.J. Composition of the Earth’s inner core from high pressure sound velocity measurements in Fe-Ni-Si alloys // Earth Planet. Sci. Lett., 2010, v. 295, p. 292-296. 3. Antonangeli D., Komabayashi T., Occelli F., Borissenko E., Walters A.C., Fiquet G., Fei Y. Simultaneous sound velocity and density measurements of hcp iron up to 93 GPa and 1100 K: An experimental test of the Birch’s law at high temperature // Earth Planet. Sci. Lett., 2012, v. 331, p. 210-214. 4. Badro J., Fiquet G., Guyot F., Gregoryanz E., Occelli F., Antonangeli D., d’Astuto M. Effect of light elements on the sound velocities in solid iron: Implications for the composition of Earth’s core // Earth Planet. Sci. Lett., 2007, v. 254, p. 233-238. 5. Baron A.Q.R., Tanaka Y., Goto S., Takeshita K., Matsushita T., Ishikawa T. An X-ray scattering beamline for studying dynamics // J. Phys. Chem. Solids, 2000, v. 61, p. 461-465. 6. Bassett W.A., Shen A.H., Bucknum M.J., Chou I-M. A new diamond anvil cell for hydrothermal studies to 2.5 GPa and from -190 to 1200 °C // Rev. Sci. Instrum., 1993, v. 64, p. 2340-2345. 7. Birch F. Elasticity and constitution of the Earth’s interior // J. Geophys. Res., 1952, v. 57, p. 227-286, doi:10.1029/JZ057i002p00227. 8. Brown J.M., McQueen R.G. Phase transitions, Gruneisen parameter, and elasticity for shocked iron between 77 GPa and 400 GPa // J. Geophys. Res., 1986, v. 91, p. 7485-7494. 9. Dewaele A., Loubeyre P., Occelli F., Mezouar M., Dorogokupets P.I., Torrent M. Quasihydrostatic equation of state of iron above 2 Mbar // Phys. Rev. Lett., 2006, v. 97, p. 215504-215508. 10. Dziewonski A.M., Anderson D.L. Preliminary reference Earth model // Phys. Earth Planet. Inter., 1981, v. 25, 297--356. 11. Fiquet G., Badro J., Guyot F., Requardt H., Krisch M. Sound velocities in iron to 110 Gigapascals // Science, 2001, v. 291, p. 468--471, doi: 10.1126/science.291.5503.468. 12. Kantor A.P., Kantor I.Y., Kurnosov A.V., Kuznetsov A.Y., Dubrovinskaia N.A., Krisch M., Bossak A.A., Dmitriev V.P., Urusov V.S., Dubrovinsky L.S. Sound wave velocities of fcc Fe-Ni alloy at high pressure and temperature by mean of inelastic X-ray scattering // Phys. Earth Planet. Inter., 2007, v. 164, p. 83-89. 13. Lin J.F., Struzhkin V.V., Sturhahn W., Huang E., Zhao J., Hu M.Y., Alp E.E., Mao H.K., Boctor N., Hemley R.J. Sound velocities of iron-nickel and iron-silicon alloys at high pressures // Geophys. Res. Lett., 2003, 30(21), 2112, doi:10.1029/2003GL018405. 14. Lin J.F., Sturhahn W., Zhao J., Shen G., Mao H.K., Hemley R.J. Sound velocities of hot dense iron: Birch’s law revisited // Science, 2005, v. 308, p. 1892-1894. 15. Mao H.K., Xu J., Struzhkin V., Shu J., Hemley R., Sturhahn W., Hu M., Alp E., Vocadlo L., Alfè D. Phonon density of states of iron up to 153 Gigapascals // Science, 2001, v. 292, p. 914-916. 16. Mao Z., Lin J.-F., Liu J., Alatas A., Gao L., Zhao J., Mao H.K. Sound velocities of Fe and Fe-Si alloy in the Earth’s core // Proceeding of the National Academy of Science, 2012, v. 109, p. 10239-10244. 17. Ohtani E., Shibazaki Y., Sakai Y., Mibe K., Fukui H., Kamada S., Sakamaki T., Seto Y., Tsutsui S., Baron A.Q.R. Sound velocity of hexagonal close-packed iron up to core pressures // Geophys. Res. Lett., 2013, v. 40, p. 5089-5094, doi:10.1002/grl.50992. 18. Sha X., Cohen R.E. Elastic isotropy of ε-Fe under Earth’s core conditions // Geophys. Res. Lett., 2010a, v. 37, L10302, doi:10.1029/2009GL042224. 19. Sha X., Cohen R.E. First-principles thermal equation of state and thermoelasticity of hcp Fe at high pressures // Phys. Rev., 2010b, B 81, p. 094105-094115. 20. Shibazaki Y., Ohtani E., Fukui H., Sakai T., Kamada S., Ishikawa D., Tsutsui S., Baron A.O., Nishitani N., Hirao N. Sound velocity measurements in dhcp-FeH up to 70 GPa with inelastic X-ray scattering: Implications for the composition of the Earth’s core // Earth Planet. Sci. Lett., 2012, v. 313, p. 79-85. 21. Vočadlo L., Dobson D.P., Wood I.G. Ab initio calculations of the elasticity of hcp-Fe as a function of temperature at inner-core pressure // Earth Planet. Sci. Lett., 2009, v. 288, p. 534-538. 22. Whitaker M.L., Liu W., Liu Q., Wang L., Li B. Thermoelasticity of ε-FeSi to 8 GPa and 1273 K // Amer. Miner., 2009, v. 94, p. 1039-1044.