氧化鎂晶體高壓物性的殼層模型研究.pdf

1、本文對氧化鎂晶體高壓物性的殼層模型進行了研究。作為地球下地幔的重要組成礦物之一，氧化鎂在壓力高達227Gpa時都始終以巖鹽結構穩(wěn)定存在，研究它的高壓物性對解釋地幔內部地震波速的變化以及構造地球內部礦物學理論模型具有重要作用。本文在對作用勢可靠性驗證的基礎上，利用殼層模型計算機模擬方法對氧化鎂晶體的P-V-T 狀態(tài)方程進行了數值計算。為了考慮氧化鎂晶體中非中心力的影響，同時引入了呼吸殼層模型。溫度300K時模擬的氧化鎂體積壓縮率和實驗值基

2、本一致，且模擬的狀態(tài)方程和實驗值吻合很好。在0～3500K和0～200Gpa的溫度壓力范圍內，進一步模擬了氧化鎂的狀態(tài)方程，發(fā)現對于等溫壓縮情況、模擬體積在高溫低壓時受壓力變化的影響很大，而等壓線表明在低壓時模擬體積隨溫度的變化很快，高壓時（約100Gpa）T-V關系接近線性變化。其次利用引入殼層、呼吸殼層模型的分子動力學結合離子間相互作用勢模擬了氧化鎂的體積彈性模量。通過計算300 K和2000 K 時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據比較發(fā)現：和Stoneham-Sangster 勢參數相比，利用Lewis-Catlow 經驗勢參數所得結果更符合Isaak 等人的從頭計算結果，而呼吸殼層模型所得結果更具有壓縮性。在廣泛的溫度壓力范圍內，預測了等溫體積彈性模量隨溫度和壓力的變化，結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力學方法預測了300～3500 K和0～200 Gpa的溫度壓力范圍內氧化鎂晶