Original Article
Econ. Environ. Geol. 2016; 49(1): 23-30
Published online March 31, 2016
https://doi.org/10.9719/EEG.2016.49.1.23
© THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY
Isotropic Compression Behavior of Lawsonite Under High-pressure Conditions
Correspondence to : yongjaelee@yonsei.ac.kr
Abstract
Powder samples of natural lawsonite (Ca-lawsonite, CaAl2Si2O7(OH)2·H2O) was studied structurally up to 8 GPa at room temperature using monochromatic synchrotron X-ray powder diffraction and a diamond anvil cell (DAC) with a methanol : ethanol : water (16 : 3 : 1 by volume) mixture solution as a penetrating pressure transmitting medium (PTM). Upon pressure increase, lawsonite does not show any apparent pressure induced expansion (PIE) or phase transition. Pressure-volume data were fitted to a second-order Birch-Murnaghan equation of state using a fixed pressure derivative of 4 leading to a bulk modulus (B0) of 146(6) GPa. This compression is further characterized to be isotropic with calculated linear compressibilities of βa=0.0022 GPa-1, βb=0.0024 GPa-1, and βc=0.0020 GPa-1.
Keywords lawsonite, high-pressure study, subduction zone, bulk modulus, linear compressibility
로소나이트(Lawsonite)의 압력에 따른 등방성 압축거동 연구
임준혁·이용재*
연세대학교 지구시스템과학과
요 약
자연산 로소나이트(Ca-Lawsonite, CaAl2Si2O7(OH)2·H2O) 분말의 압력증가에 따른 변화와 구조적 특성을 소형 압 력 발생장치인 다이아몬드 앤빌셀과 실시간 싱크로트론 X-선 회절실험을 통하여 확인하였다. 본 연구에서 시료에 적 용한 압력은 1 기압에서 8 GPa 까지였으며 메탄올, 에탄올, 물의 혼합 용액을 압력 매개체로 하여 상온조건에서 실 험하였고, 특이한 상전이나 압력하 부피변화의 이상현상은 발견되지 않은 가역적 압축특성을 관찰하였다. 최고압력까 지 로소나이트는 결정성을 잃지 않는 것으로 확인되었고 압력증가에 따른 체적감소를 통해 체적탄성률(B0)을 계산해 본 결과 146(6) GPa로 도출되었다. 체적탄성률과 함께 계산된 선형압축률은 a-, b-, c-축에서 각각 0.0022, 0.0024, 0.0020 GPa-1로 압력에 의한 부피감소는 대체적으로 3축이 같은 비율로 감소하는 것을 확인하였다.
주요어 로소나이트, 고압연구, 섭입대, 체적탄성률, 선형압축률
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Original Article
Econ. Environ. Geol. 2016; 49(1): 23-30
Published online March 31, 2016 https://doi.org/10.9719/EEG.2016.49.1.23
Copyright © THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY.
Isotropic Compression Behavior of Lawsonite Under High-pressure Conditions
Junhyuck Im and Yongjae Lee*
Department of Earth System Sciences, Yonsei University, Seoul 03722, Korea
Correspondence to:yongjaelee@yonsei.ac.kr
Abstract
Powder samples of natural lawsonite (Ca-lawsonite, CaAl2Si2O7(OH)2·H2O) was studied structurally up to 8 GPa at room temperature using monochromatic synchrotron X-ray powder diffraction and a diamond anvil cell (DAC) with a methanol : ethanol : water (16 : 3 : 1 by volume) mixture solution as a penetrating pressure transmitting medium (PTM). Upon pressure increase, lawsonite does not show any apparent pressure induced expansion (PIE) or phase transition. Pressure-volume data were fitted to a second-order Birch-Murnaghan equation of state using a fixed pressure derivative of 4 leading to a bulk modulus (B0) of 146(6) GPa. This compression is further characterized to be isotropic with calculated linear compressibilities of βa=0.0022 GPa-1, βb=0.0024 GPa-1, and βc=0.0020 GPa-1.
Keywords lawsonite, high-pressure study, subduction zone, bulk modulus, linear compressibility
로소나이트(Lawsonite)의 압력에 따른 등방성 압축거동 연구
임준혁·이용재*
연세대학교 지구시스템과학과
요 약
자연산 로소나이트(Ca-Lawsonite, CaAl2Si2O7(OH)2·H2O) 분말의 압력증가에 따른 변화와 구조적 특성을 소형 압 력 발생장치인 다이아몬드 앤빌셀과 실시간 싱크로트론 X-선 회절실험을 통하여 확인하였다. 본 연구에서 시료에 적 용한 압력은 1 기압에서 8 GPa 까지였으며 메탄올, 에탄올, 물의 혼합 용액을 압력 매개체로 하여 상온조건에서 실 험하였고, 특이한 상전이나 압력하 부피변화의 이상현상은 발견되지 않은 가역적 압축특성을 관찰하였다. 최고압력까 지 로소나이트는 결정성을 잃지 않는 것으로 확인되었고 압력증가에 따른 체적감소를 통해 체적탄성률(B0)을 계산해 본 결과 146(6) GPa로 도출되었다. 체적탄성률과 함께 계산된 선형압축률은 a-, b-, c-축에서 각각 0.0022, 0.0024, 0.0020 GPa-1로 압력에 의한 부피감소는 대체적으로 3축이 같은 비율로 감소하는 것을 확인하였다.
주요어 로소나이트, 고압연구, 섭입대, 체적탄성률, 선형압축률
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