氦在SiO 2 和CaCO 3 晶体中扩散的理论模拟研究

发布时间：2021-08-02 13:09

　　了解矿物中的物质运输和能量迁移规律是理解地球动力学演化的基础。因此,定量研究矿物内部物质输运性质已成为固体地球科学的重要研究领域。元素在矿物中的扩散是地球物质内部运移的一种重要方式。氦是地幔演化过程中的关键微量元素,辨明氦在地幔中的迁移性质对了解地球的热历史,推演地球化学演化过程具有重要意义。然而,在地幔条件下,对于矿物中惰性气体扩散的研究还存在一定局限性,因此氦在地幔矿物中的扩散速率和机制仍不能确定。传统的实验方法在进行矿物内部惰性气体扩散性质的研究中存在许多困难,最主要的难题是目前的实验条件难以模拟深部地壳和地幔的环境。另外,矿物样品的采集和制备过程也受到许多实验条件限制,如样品中不可避免地含有一定量的杂质元素、晶体缺陷、裂隙、流体包裹体等,这些物质都对矿物中气体的扩散速率有一定影响,进而影响使所测得扩散参数的适用性。随着理论模拟技术的飞速发展和计算能力的大幅度提高,基于量子力学和计算化学的原子模拟技术在地球科学领域中的作用逐渐增大。特别是在高温高压技术研究领域,原子理论模拟存在独特的优势,已逐渐成为了与实验研究相辅相成的重要手段。本文采用第一性原理方法计算了氦在石英、柯石英、方解... 

【文章来源】：中国地震局地震预测研究所北京市

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

为石英晶胞中的原始六元环，(b)为我们找到的单个氦原子在石英晶胞中

(a)为石英晶胞中的原始六元环，(b)为我们找到的单个氦原子在石英晶胞中所在的最稳定位置(黄色：硅原子；红色：氧原子；白色：氦原子)。石英结构中，硅氧四面体通过角共享形成四元环状结构，然后建立与晶格中行的“双曲轴”链。图 2 分别展现了柯石英单胞和超胞的微观结构。) (b)

(b)层状方解石单胞(c)、(d)层状文石单胞

【参考文献】：
期刊论文
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[2]海原断裂带东南段土壤气体地球化学特征[J]. 周晓成,王传远,柴炽章,司学芸,雷启云,李营,谢超,刘胜昌.  地震地质. 2011(01)
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博士论文
[1]矿物输运性质的计算模拟和实例研究[D]. 汪恺.南京大学 2015
[2]汶川Ms 8.0地震后川西地区的气体地球化学[D]. 周晓成.中国科学技术大学 2011



本文编号：3317620