精确的压力控制是决定性因素，可以准确地确定金刚石在特定温度下保持稳定的较低压力极限。没有高精度设备严格维持这些条件，研究人员就无法可靠地确定发生相变转变为石墨的确切边界。
核心要点 金刚石和石墨之间的区别不仅仅是结构上的，它们导致了截然不同的物理性质，特别是剪切波速度。精确的压力校准对于防止这些物理差异在地震模型中被误解至关重要，从而确保对地球深层成分的正确理解。
剪切波速度的关键作用
巨大的物理差异
精度不可协商的主要原因在于材料的物理性质。
金刚石的剪切波速度约为12 km/s。
与之形成鲜明对比的是，石墨的剪切波速度仅约为4.0 km/s。
偏差的后果
由于速度差异如此之大（三倍），因此没有容错空间。
即使在确定压力边界时出现微小偏差，也可能导致材料相的误分类。
如果压力控制不精确，研究人员可能会将特定深度或条件归因于金刚石，而实际上是石墨，反之亦然。
对地震层析的影响
修正模型
从这些实验室压力测试中获得的数据是更广泛的地震层析模型的基础。
这些模型用于绘制地球的内部结构，特别是克拉通根部（大陆岩石圈的厚而古老的部分）。
垂直分布精度
要了解地球中金刚石的垂直分布和丰度，输入数据必须完美无缺。
精确的压力校准可确保模型反映现实。
它使科学家能够避免基于不准确的相边界定义产生的错误速度读数而高估或低估金刚石储量。
校准错误的风险
理解权衡
尽管高精度设备会增加实验设置的复杂性和成本，但在这种情况下，使用低精度替代品的权衡在科学上是不可接受的。
误差传播
需要避免的主要陷阱是假设对压力的“粗略估计”足以进行相图绘制。
由于剪切波速度差距如此之大，输入误差（压力）很小会导致输出误差（模型速度）很大。
该误差会传播到地震模型中，可能导致克拉通根部成像的层析图无效。
为您的目标做出正确的选择
为确保您的数据有效指导地质模型，请考虑您的具体目标：
- 如果您的主要重点是定义相图：优先选择能够在金刚石稳定性的确切理论下限保持压力稳定性的设备，以避免相回复。
- 如果您的主要重点是地震建模：确保您的实验室校准数据明确考虑了 12 km/s 与 4 km/s 的速度差距，以防止您的层析结果出现虚假异常。
精确的压力控制是连接微观实验室数据与宏观地球深层结构理解的桥梁。
总结表：
| 属性 | 金刚石 | 石墨 | 意义 |
|---|---|---|---|
| 剪切波速度 | ~12 km/s | ~4 km/s | 3 倍的差异需要精确的相边界映射。 |
| 结构稳定性 | 高压下稳定 | 低压下稳定 | 精确控制可防止意外的相回复。 |
| 地震影响 | 高速异常 | 低速区域 | 不精确的压力数据会导致地球模型出现缺陷。 |
| 主要应用 | 克拉通根部测绘 | 普通岩石圈 | 对垂直分布丰度研究至关重要。 |
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参考文献
- Joshua M. Garber, Lars Stixrude. Multidisciplinary Constraints on the Abundance of Diamond and Eclogite in the Cratonic Lithosphere. DOI: 10.1029/2018gc007534
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
