名家论坛（2021-5）：叶宇研究员学术报告会

报告时间：2021年11月17（星期三）下午2:30-3:30

报告地点：科研二楼201学术报告厅（未来城校区）

报告题目：统一的稀有气体状态方程及其在下地幔的分布

叶宇研究员简介

叶宇研究员于2012年在美国科罗拉多大学大石头分校取得博士学位，随后在亚利桑那州立大学从事博士后研究，2014年底到中国地质大学（武汉）任职。长期从事高温高压矿物物理和矿物晶体学研究，将多面顶大压机和金刚石压腔技术有机融合，并结合同步辐射，X射线衍射，红外、拉曼等表征手段，研究矿物材料在地球深部条件下的物理化学性质，相关系列的成果在GRL，JGR-Solid Earth, GCA, AmMin等杂志上发表。目前主持自然基金面上项目两项，参与国家重点研发计划两项，曾获国家海外高层次人才引进计划（2015）和湖北省杰青项目（2020）支持。

报告内容简介

稀有气体（氦，氖，氩，氪和氙）常被作为地球化学示踪剂，用以研究不同地质时期大气成分的变化。在早期地球冷却凝固的过程中，地幔中很可能会形成稀有气体的储库，而其中一大部分来自于原始太阳大气。洋岛玄武岩（OIB）样品通常被认为是通过地幔柱上升而被带到地表，因而被认为去气作用相对较小，且保留了原始成分特征。但目前关于OIB样品的起源深度，仍存在较大争议。

稀有气体在上地幔主体矿物中的溶解度非常有限，而在下地幔矿物（以布里基曼石和铁方镁石为主）中的含量有着显著增加。主要是因为下地幔矿物的晶体结构中存在着明显的氧空位缺陷。因此，很可能下地幔中存在着一个巨大的稀有气体储库，而晶格应变模型(Lattice Strain Model)也被采用来描述下地幔结晶过程中，稀有气体在矿物晶格和岩浆洋（熔体）之间的配分规律。在该模型的建立依赖于可靠的“压强-体积-温度”状态方程。

固态稀有气体的状态方程在高压实验中有着广泛研究；但由于采用了不同的压力标尺方程，相互间存在着显著的差异。我们汇总了前人的高压实验测量数据，并采用了相互校准的 “铂-金-氧化镁-红宝石”压标方程，重新建立了相互统一的稀有气体的‘P-V-T’状态方程。基于此，我们计算了高温高压下稀有气体的原子半径。并结合已有的关于稀有气体在下地幔矿物中溶解度的实验数据, 模拟了沿下地幔地温曲线, 氖，氩，氪和氙的溶解度随深度的变化规律，得到的结果可较好的解释早期地幔结晶过程中，原始气体同位素成分的分异。

地质过程与矿产资源国家重点实验室

2021年11月12日