高温高压下斜方辉石及其高压相的热力学和弹性性质

发布时间：2024-03-30 13:10

　　地球内部成分和结构信息对我们认识地球起源、演化以及动力学过程具有重要意义。地震学观测和分析可以得到地球内部波速结构,而矿物物理学可以测量或者计算矿物在地球内部温压条件下的弹性和波速等性质。将矿物物理学得到的数据与地震学上观测结果进行对比,可以为地球内部成分和结构研究提供一些必要的约束。目前矿物物理学研究方法主要有高温高压实验和计算两种,近些年随着计算机软件和硬件技术突飞猛进地发展,基于密度泛函理论的第一性原理计算成为矿物弹性研究的重要方法。上地幔是地球的重要组成部分,地幔岩模型给出的上地幔主要组成矿物是橄榄石、石榴子石、斜方辉石和单斜辉石,这些矿物在地幔温压环境下的弹性性质对我们解释上地幔全球或局部的地震学结果有着重要作用,第一性原理计算和高温高压实验研究己经获得了橄榄石、石榴子石和单斜辉石在高温高压下的弹性性质,而斜方辉石在地幔温压条件下的弹性模量和波速还有待研究。之前的一些研究发现在上地幔50-120千米的地幔楔处存在一个异常低的Vp/Vs区域,这个区域可能与斜方辉石富集有关,为了更好地认识和理解这一低Vp/Vs区域的成分和结构,同时加深对整个上地幔的认知,我们通过第一性原理计算获...

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２．１地幔岩模型给出的直到地幔１０００千米深度范围的地幔矿物结构成分图，图中??右上角小橙色和粉色区域分别表示斜长石和尖晶石的稳定区域

?第１章绪论物理学中高温高压实验和理论计算的数据与观测结果进行对比分析。在这方法假设地幔矿物成分是深度的函数，然后使用矿物物理数据计算这些矿物成分的波速，接着将结果与全球或者局部波速结构的地震学模型进行严格对比。这地震学模型比较常见的有ＰＲＪＥＭ模型（Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ?Ｒｅ....

图１．２．２?ＰＲＥＭ模型给出的从地表到地核的地球Ｐ波波速、Ｓ波波速以及密度结构，??数据来自于?Ｄｚｉｅｗｏｎｓｋｉ?ａｎｄ?Ａｎｄｅｒｓｏｎ?（１９８１）??

?第１章绪论???比如本文中根据计算得到的斜方辉石及其高压相的弹性性质，研宄斜方辉石到斜??方辉石高压相相变与上地幔２５０－３３０千米深度处Ｘ－不连续面之间的关系，以及??斜方辉石富集与地震学上观测得到的地幔楔低仏／Ｋｓ区域之间的关系。??？？?ｊ．?■?ｉ?ｉ■?■

图１．２．３斜方辉石在高温高压下的相图

ｎｓｔａｔｉｔｅ?（空间群Ｃ２／ｃ，ＨＴＣＥＮ）以及一个新的空间群为的温相??ｏｎ?ｅｔ?ａｌ．，?２００４），另外，Ｚｈａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．?（２０１２）利用单晶Ｘ射线衍射实验发现斜??在１４．２６?ＧＰａ条件下会相变成为一个单斜的Ｐ２／／Ｃ结构。??了实验研宄结果，理论计算也....

图３．１．２Ｍ妓／Ｏｊ钙钛矿的（ａ）声子态密度和（ｂ）等容热容

第３章矿物的热力学和弹性性质???＋Ｓ?Ｚ?巾工（奶〃）４（／）４（〇４（／〃）＋?？??ｌ＜ｌ＇＜ｌｎ，ｉ＜?ｊ＜ｋ，ａ，ｐ，ｙ??（３．１．５７）???＂ｒｒＴｒ＂＂ｖ＇ｒ＇＂＂＂＇ｒ?１１１１＇１?Ｉｎｍ?ｒ＂１＂１＇１?ａ?＂ｉｒ＂???＊＇…ｉｎ＂＂＂ｍＭ??

本文编号：3942403