编辑-地球科学江南体育网页版堆栈交换江南电子竞技平台

你不是登录。您的编辑将被放置在队列中，直到完成同行评议。

我们欢迎编辑，使文章更容易理解和更有价值的读者。因为社区成员会审查编辑，所以请尽量让帖子比你发现它的时候更好，例如，通过修改语法或添加额外的资源和超链接。

牧师

当钻石从地下深处“迁移”到地表时，当外部没有压力时，它们是否会在内部保持压力?如果有，怎么做?

被困在钻石内的一小块岩石现在为研究地球下地幔的样子打开了一扇崭新的窗户。钻石里面是一个新发现的硅酸盐矿物命名为达茂石研究人员在11月12日的《科学》杂志上报告说，这种物质只能在地球的下地幔中形成。这是科学家们第一次成功地明确证明了这种类型的下地幔矿物——以前只是在实验室实验中预测的——实际上存在于自然界中。这个团队命名矿物

Tschauner说，科学家此前估计，大约5%到7%的下地幔一定是由这种矿物组成的。但要直接观测到这种深地矿物是极其困难的。这是因为矿物在下地幔的巨大压力下是稳定的——下地幔一直延伸到地球表面下2700公里一旦压力减小，就开始重新排列晶体结构。

即使是地球上最常见的矿物，一种下地幔镁铁硅酸盐，称为桥锰矿，直到2014年，它才被发现自然发生在一颗撞击澳大利亚的陨石中，这种力量在岩石中产生了破碎的、深地幔般的压力(SN: 11/27/14)。迄今为止，桥锰矿是自然界中唯一确认存在的高压硅酸盐矿物。

钻石就像时间胶囊，在到达地表的过程中锁定了原始的矿物形态。davemaoite的发现不仅证实了它的存在，而且还揭示了地球深处一些热源的位置....通过确定davemaoite的化学组成，研究人员现在可以确定这些元素的位置。

那是因为博茨瓦纳钻石也含有冰:冰的高压形式以及另一种被称为wüstite (SN: 3/8/18)的高压矿物。Tschauner说，这些包裹体的存在有助于缩小davemaoite可能形成的粗略压力:大约在240亿帕斯卡到350亿帕斯卡之间。他补充说，很难确切地说这对应的深度是多少。Tschauner说，但这一发现直接将热量产生(放射性物质)、水循环(冰)和碳循环(以钻石本身的形成为代表)联系在了一起，所有这些都发生在地幔深处。

从这篇文章中，我想我被告知钻石保持了足够的压力，以保持“davemaoite”和“高压形式的冰”以及wüstite的稳定。

我理解得对吗?

问题:当钻石从地下深处“迁移”到地表时，当外部没有压力时，它们是否会在内部保持压力?如果有，怎么做?

我认为，当钻石上升到表面时，外部的压力会放松，均匀地膨胀，内部的压力也会放松。如果不是这样的话，为什么不呢?

嵌在这片透明钻石中的微小灰色矿物斑点是新命名的davemaoite的第一个样本，davemaoite是一种硅酸钙钛矿矿物，只在下地幔形成。洛杉矶县自然历史博物馆的Aaron celestian

回答

在Space Exploration SE的[这个答案](https://space.stackexchange.com/questions/18374/what-forms-of-water-ice-have-been-observed-and-verified-in-the-solar-system/33570#33570)中讨论了钻石在晶格中保持高压的一个更有趣的例子。简而言之，在地球表面的钻石中发现了冰VII内含物，尽管这一阶段的水需要GPa的压力水平才能形成。在这种情况下，在发现冰的金刚石晶格内必须继承所需的压力，并且根据晶格参数计算出的压力确实在8到11 GPa之间，其中冰VII将是稳定的。内部保持压力的倾向并不完全是钻石独有的。任何在压力下形成的固体都可以在其晶格内部保持这种压力。然而，如果周围的压力被释放，那么材料也可能会变形以释放内部压力。因此，大致上，只有与屈服强度相似的压力(通常远低于体模量)预计会被保留。下面描述了这个结果背后的机制。对于大多数固体来说，这一极限是如此之低，以至于包裹体最终处于“正常”低压相，这不是很有趣。钻石的独特之处在于其超强的强度:[Ruoff[1]](https://doi.org/10.1063/1.326378)提供了35 GPa的屈服强度，使其能够保持足够的内部压力(如果它是在这种压力下形成的)来稳定Ice VII，钙钛矿结构的硅酸盐等。**参考文献** Arthur L. Ruoff(1979)。 "On the yield strength of diamond". _Journal of Applied Physics_ **50**, 3354. https://doi.org/10.1063/1.326378 ---- **The pressure's on: How a solid matrix retains pressure ... or not** Consider a spherical particle of radius $r_p$ exerting pressure $P$ on a surrounding solid matrix. In the absence of a counterbalancing pressure from the outside, the imposed pressure from within generates a compressive stress $\sigma_c$ in the radial direction and a tensile stress $\sigma_t$ in the two orthogonal directions (along spheres concentric with the particle) through the volune of the surrounding solid. As shown in the picture below, both components decrease with the cube of the distance from the particle, and so have maximum magnitude at the particle surface. There the negative compressive stress is $-P$ and the positive tensile stress is $+P/2$. [![enter image description here][2]][2] We can apply the Von Mises yield criterion which states that the surrounding matrix yields, thus reducing the retained pressure, when $(\sigma_1-\sigma_2)^2+(\sigma_2-\sigma_3)^2+(\sigma_3-\sigma_1)^2\ge2(YS)^2$ where $\sigma_1,\sigma_2,\sigma_3$ are the three orthogonal principal components of the stress tensor. Here $\sigma_1=\sigma_c=-P$ and $\sigma_2=\sigma_3=\sigma_t=+P/2$, from which the yield criterion then becomes $P\ge(2/3)(YS)$ For a diamond lattice with a yield strength of 35 GPa this means the diamond can sustain a pressure up to 23 GPa, as quoted in the main text, around an Ice VII inclusions, whereas most other minerals would have yield stresses well below 1 GPa and thus fail to retain enough pressure to sustain Ice VII or other GPa-pressure phase inclusions. [1]: https://i.stack.imgur.com/EE5iB.png [2]: https://i.stack.imgur.com/ksIa7.png

编辑总结

取消

1

\ begingroup美元我开始看到，这是一个三维应变松弛问题。 \ endgroup美元
- - - - - -uhoh
2022年2月13日21:43
1

\ begingroup美元 @uhoh我在一家钢铁公司的研究实验室工作。我们的主要产品是汽车用带钢，这些带钢必须是坚固和轻便的，以满足当今的安全和燃油经济性标准。因此，我们跨越了各种冶金和制造的障碍，以制造出适合高强度的结构——我们的屈服强度，对于最强的产品来说，最多在1到2 GPa之间。 \ endgroup美元
- - - - - -奥斯卡Lanzi
2022年2月13日22:18
1

\ begingroup美元啊!基本上钻石晶体是一种球形钻石砧;块状单晶金刚石的性质在于它既不膨胀(与水相比膨胀很多)也不它会屈服吗? \ endgroup美元
- - - - - -uhoh
2022年2月13日22:30
1

\ begingroup美元 @uhoh看看我添加的机制。矩阵确实需要像钻石砧一样发挥作用。 \ endgroup美元
- - - - - -奥斯卡Lanzi
2022年2月14日23:46
1

\ begingroup美元不知何故，我错过了你的评论通知，现在才看到这个，谢谢你的精彩回答! \ endgroup美元
- - - - - -uhoh
2022年10月8日0:02

| 显示1更多的评论

纠正小的拼写错误
阐明意思而不改变它
添加相关资源或链接
总是尊重作者的意图
不要用编辑回复作者

使用反撇号'或波浪号~创建代码围栏
' ' '
像这样
' ' '
添加语言标识符以突出显示代码
”“python
def函数(foo):
打印(foo)
' ' '
在段落之间放置返回
对于换行符，末尾加2个空格
_italic_或* *的* *
通过将>放在行开始来引用
要建立链接(尽可能使用HTTPS)
< https://example.com >
(例子)(https://example.com)
< a href = " https://example.com " > < / >示例
MathJax方程罪\ \ ^ 2θ美元

格式帮助:
回答帮助:

MathJax help»