CaCO3熔体高压状态方程的第一性原理模拟研究
本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理分了动力学方法，对CaCO3熔体的pvT性质进行了系统研究。发现:CaCO3熔体的微观结构从类似方解石逐渐变化到类似后文石结构，表现为Ca-O配位数从6.7增加到10.3;在4000K以下，C032-平均结构基本保持稳定，C032-的特征高频振动谱基本保持但随温度升高逐渐模糊;C-O局部配位数变化要比晶体复杂，低压下5％以上的C-O配位数小于3,而高压下出现C-O配位数为4的结构并且其比重逐渐增加。这些微观结构特征表明CaCO3熔体在高温高压条件下具有很强的活性。运用本研究得到的状态方程，结合克拉佩龙方程，得到了地幔压力下CaCO3文石的熔融曲线。相比前人用热力学方程经验外推的结果，本研究预测高压下CaCO3文石的熔点要前人估计得低很多(相差可以超过5OOK，但仍然明显高于地幔平均温度，表明地幔中富钙碳酸盐熔体很难熔融;而由于碱金属碳酸盐的熔点要低于并且更接近于地幔温度，表明地幔中的碳酸盐熔体应该含有更多的碱金属成分;此外，由于本研究得到的CaCO3熔融曲线外延至核幔边界明显低于D”层温度，如果CaC03高压相未能明显提升其熔点，则在地幔底部很有可能存在CaCO3熔体，并且由于CaCO3熔体与晶体的密度差在高压下逐渐减小，这些熔体有可能长期停留在地幔底部，参与或影响了相关地球动力学过程。
地幔结构 碳酸钙熔体 高压状态方程 第一性原理
张志刚 刘在荣
中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院地球与行星物理重点实验室 100029 北京
国内会议
北京
中文
567-567
2014-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）