钙长石成分熔体粘滞度和自扩散系数压力效应的分子动力学研究

• 作者: Keith REFSON 张毅刚 赵亚娟 郭光军
• 来源期刊: 岩石学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 钙长石成分熔体 粘滞度 自扩散系数 跳跃距离 压力
• 年，卷（期）: 2004,（3）
• 所属期刊栏目: 实验岩石学
• 页码范围: 737-746
• 页数: 10页
• 分类号: P589.1|P578.968
• 字数: 8075字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3321/j.issn:1000-0569.2004.03.038

摘要

用分子动力学方法,研究了1999 K下,压力由23 MPa上升到15183 MPa的过程中,CaAl2Si2O8成分熔体的微观结构、剪切粘滞度和粒子自扩散系数的压力效应.在此基础上,探讨压力对剪切粘滞度与粒子自扩散系数之间关系的影响,并将它同微观结构的变化联系起来.结果表明,粒子自扩散系数的压力效应与熔体结构有很强的相关性:压力的挤压效应阻碍了粒子的扩散,而Si-O和Al-O 5次配位体的形成又加速了扩散过程,两种相反的作用相互抵消,造成的结果是在O～5 GPa范围内,Si4+,O2-和Al3+等网架形成粒子的自扩散系数随压力变化不明显;当压力继续增大时,挤压效应占了主导,导致自扩散系数值快速减小.Ca2+作为网架修饰粒子,自扩散系数随压力升高单调下降.压力小于5 GPa时,粒子自扩散系数的大小关系是:DCa＞DAi＞Do＞Dsi.系统粘滞度随压力的变化与熔体中BO的含量密切相关:BO含量小于域值时,一定范围内BO含量的变化不会对粘滞度产生很大的影响,超过域值,BO含量的微小增加会导致粘滞度值迅速增大.有效应用Eyring方程的关键是方程中粒子跳跃距离的确定,本研究发现,Si4+和O2-的跳跃距离可以通过系统中非桥氧的百分含量来获得.这一发现使得我们能够利用系统中NBO的含量,结合Eyring方程有效进行不同压力下剪切粘滞度和Si4+、O2-自扩散系数的相互推算,最终将动力学性质的获得转化成NBO含量这一静态性质的测量,降低了实验测量的难度.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	赵亚娟	中国科学院地质与地球物理研究所	29	265	7.0	16.0
2	张毅刚	中国科学院地质与地球物理研究所	7	62	3.0	7.0
3	郭光军	中国科学院地质与地球物理研究所	5	1062	3.0	5.0