氧化鎂晶體高壓物性的殼層模型研究.pdf

1、本文對(duì)氧化鎂晶體高壓物性的殼層模型進(jìn)行了研究。作為地球下地幔的重要組成礦物之一，氧化鎂在壓力高達(dá)227Gpa時(shí)都始終以巖鹽結(jié)構(gòu)穩(wěn)定存在，研究它的高壓物性對(duì)解釋地幔內(nèi)部地震波速的變化以及構(gòu)造地球內(nèi)部礦物學(xué)理論模型具有重要作用。本文在對(duì)作用勢(shì)可靠性驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，利用殼層模型計(jì)算機(jī)模擬方法對(duì)氧化鎂晶體的P-V-T 狀態(tài)方程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。為了考慮氧化鎂晶體中非中心力的影響，同時(shí)引入了呼吸殼層模型。溫度300K時(shí)模擬的氧化鎂體積壓縮率和實(shí)驗(yàn)值基

2、本一致，且模擬的狀態(tài)方程和實(shí)驗(yàn)值吻合很好。在0～3500K和0～200Gpa的溫度壓力范圍內(nèi)，進(jìn)一步模擬了氧化鎂的狀態(tài)方程，發(fā)現(xiàn)對(duì)于等溫壓縮情況、模擬體積在高溫低壓時(shí)受壓力變化的影響很大，而等壓線表明在低壓時(shí)模擬體積隨溫度的變化很快，高壓時(shí)（約100Gpa）T-V關(guān)系接近線性變化。其次利用引入殼層、呼吸殼層模型的分子動(dòng)力學(xué)結(jié)合離子間相互作用勢(shì)模擬了氧化鎂的體積彈性模量。通過(guò)計(jì)算300 K和2000 K 時(shí)等溫體積彈性模量隨壓縮比率和壓力

3、的變化并和能夠得到的理論數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)：和Stoneham-Sangster 勢(shì)參數(shù)相比，利用Lewis-Catlow 經(jīng)驗(yàn)勢(shì)參數(shù)所得結(jié)果更符合Isaak 等人的從頭計(jì)算結(jié)果，而呼吸殼層模型所得結(jié)果更具有壓縮性。在廣泛的溫度壓力范圍內(nèi)，預(yù)測(cè)了等溫體積彈性模量隨溫度和壓力的變化，結(jié)果表明等溫體模量隨壓縮比率的增加而增加，隨溫度的增加逐漸減小。最后利用殼層模型分子動(dòng)力學(xué)方法預(yù)測(cè)了300～3500 K和0～200 Gpa的溫度壓力范圍內(nèi)氧化鎂晶