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方解石、白云石及文石在地球内部广泛存在，其在高温高压下的相态、热力学性质以及状态方程是人们深入开展与这些矿物有关的成岩、成矿、成藏、深部碳循环、温室气体的地质填埋及地球物理勘探等研究必备的基础资料，而高温高压拉曼光谱是人们获得这些矿物相变行为重要的途径，高温高压拉曼光谱和热学性质则是人们获得这些矿物热力学性质及状态方程必备的前提，因此在高温高压下开展这些矿物的拉曼光谱原位测量并由此获得这些矿物在高温高压下的相变行为和热学性质具有重要的地球科学意义。目前，在高温高压拉曼光谱原位测量方面，因现行的高温低压金刚石压腔(DAC)红宝石荧光标压存在很大的误差，因此使得以往使用DAC技术获得的方解石、白云石及文石的高温高压拉曼光谱及其延伸的研究结果可能存在很大的不确定性;有关方解石、白云石及文石在高温高压下的热学性质研究，目前则基本为空白;而有关文石-方解石高温高压相变行为的研究，不同研究者目前报道的结果尚存在很大的差异。
针对方解石、白云石和文石高温高压拉曼光谱、热学性质以及相变行为等方面研究的不足和空白，作者使用Linkam冷热台、Merrill-Bassett型常温高压DAC技术、外加温DAC技术以及新一代的Renishaw拉曼光谱仪，以DAC技术中红宝石荧光压力标技术的改进和高温高压拉曼光谱原位测量为切入点，基于晶格振动理论、统计热力学等各种理论模型，对方解石、白云石和文石在高温高压条件下的谱学-热学-相变开展了综合研究，获得了如下主要成果:
1.尝试性地研究了常温高压下利用白宝石压砧谱学特征标定白宝石压腔(SAC)内压力的可行性。研究表明，样品-白宝石压砧界面处白宝石的R1、R2线和417cm-1拉曼峰随压力的变化关系（其压力频移率分别为3.44cm-1/GPa、3.73cm-1/GPa和2.59-9.70×10-4pcm-1/GPa）可用来标定SAC内的压力，压力标定的误差为±50MPa，与通常使用的石英拉曼压标和红宝石荧光压标的精度相近，此时SAC内无需再放置其它内压标。本研究还发现，从样品-压砧界面到压砧内1000um的高度，R1、R2线的压力频移率随位移呈指数减小，分别从3.44cm-1/GPa减小到0.60cm-1/GPa和从3.73cm-1/GPa减小到0.61cm-1/GPa。
2.本工作发现，用于DAC中压力标定的红宝石荧光R双线的峰位置，其不仅与DAC中的温度和压力有关，而且其随温度的变化率还与红宝石中的Cr2O3含量相关。随着Cr2O3含量的增加，变化率的绝对值呈减小的趋势，其中当红宝石中Cr2O3含量从0.022wt％变化到1.676wt％时，R1峰位随温度的变化率从-0.157cm-1/K变化到-0.149cm-1/K，而R2线的变化率则还可能与晶体取向有关。为提高高温红宝石压标的准确度，有必要依据所含Cr2O3的含量，选择对应的温度频移率才能对DAC内的压力进行准确的校正。
3.基于上述红宝石荧光压力标技术的改进，在高温高压条件下原位测量了方解石、白云石和文石的拉曼谱图，并获得了各矿物的特征拉曼峰位移与温度、压力变化的关系。
4.基于所获得的高温高压拉曼光谱和各种理论模型，从矿物谱学的角度，获得了方解石、白云石和文石的各种热学性质（比热、热膨胀系数、热力学格林爱森参数、熵和德拜温度）与温度、压力的关系，并发现，压力对热学性质的影响基本上与温度相反，只是温度的影响更显著，但所有矿物的德拜温度随温度、压力均增加，方解石的热膨胀系数随温度、压力均减小。
5.基于所获得的高温高压拉曼光谱和各种理论模型，从矿物谱学的角度，获得了常压下文石—方解石相变反应的熵变、焓变和吉布斯自由能变化分别为4.07～6.19Jmol-1K-1、3025.84～4079.38Jmol-1和-1213.65～1870.26Jmol-1等一套新的热力学参数，且发现文石向方解石转变的起始温度Ti随常温常压下文石1085cm-1特征峰振动频率V0的减小而升高，定量关系为Ti(K)=26088.04-23.33V0(cm-1)。本研究认为，Ti随V0的变化规律可能系文石样品中所含微量元素不同引起。