高温高压下MgSiO3熔体结构的第一性原理分子动力学研究

• 作者: 刘红 刘雷 杜建国 田华 邓莉
• 来源期刊: 高压物理学报
• 关键词: MgSiO3熔体 第一性原理分子动力学 对分布函数 平均配位数
• 年，卷（期）: 2014,（3）
• 页码范围: 273-282
• 页数: 10页
• 分类号: O521.2|P578.94
• 语种: 中文
• DOI: 10.11858/gywlxb.2014.03.003

摘要

基于第一性原理分子动力学方法，计算了MgSiO3熔体在0～144 GPa、2000～6000 K的微观结构及其随压力、温度的变化特征。计算的近零压2000 K下 O-Si、O-Mg和 O-O对分布函数的第一峰值位置分别为0．1635、0．1970和0．2695 nm，与实验结果吻合很好。随着压力和温度的变化，MgSiO3熔体结构发生了显著变化，尤其是随着压力增加，结构变得更致密；当密度为4．59 g/cm3时，原子间的平均键长随温度（小于5000 K）增加而减小，在常压和更高的压力下，原子间的平均键长随温度变化不明显。在133 GPa、4000 K 条件下， MgSiO3熔体的 O-Si、O-Mg和 O-O平均键长分别为0．1610、0．1835和0．2300 nm；从地表常压到核幔边界压力，平均 Si-O 配位数从4变到6，桥氧数目比例由31．3％增高到72．9％。MgSiO3熔体微观结构的认识对了解地幔内硅酸盐流体性质及其对地幔动力学的影响有重要意义。