Superhydrous phase B和phase D在地幔温压下的弹性性质及其对下地幔顶部不连续面的意义

发布时间：2024-07-05 01:20

　　水的存在可以极大的影响矿物、熔体、流体的物理和化学性质,少量的水便可显著改变地幔物质的熔点、电导率、粘性、密度和波速等性质。因此,地球内部水循环是控制地球动力学和地球化学演化的关键过程之一,研究地球内部水循环对我们理解地球内部具有非常重要的意义。Superhydrous phaseB(ShyB)和phase D可以在位于下地幔顶部的冷的俯冲板块中稳定存在,是将水输运到地幔过渡带和下地幔的重要潜在矿物,地震学的观测表明地球的下地幔有许多局部的不连续面或散射体,含水矿物的脱水可能是这些不连续面或散射体的成因之一。因此,研究ShyB和phase D在高温高压下的弹性性质对于我们理解地球深部水循环和下地幔不连续面或散射体的成因具有重要意义。我们利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,使用局域密度近似(LDA)作为交换关联泛函,获得了ShyB在高温高压下的热力学性质和弹性性质;使用广义梯度近似(GGA)作为交换关联泛函,获得了phase D在高温高压下的热力学性质和弹性性质。研究结果表明,ShyB的波速和密度要显著低于下地幔顶部的主要矿物布里奇曼石,在下地幔顶部区域,ShyB的P波波速比布里奇曼石...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１地球内部水循环示意图??

?．?〇?Ｐａｒｔｉａｌ?ｍｅｌｔｉｎ９??Ｓｅｒｐ．?Ｍａｎｔｌｅ：?０．￣９－４．６?Ｄｅｅｐ?ｒｅｃｙｃｌｉｎ＾＾＾＾＾?＇夕’、、??图１．２俯冲带浅部水循环的示意图??图片来源于Ｒｕｐｋｅ?（２００４）。??２??

图１．２俯冲带浅部水循环的示意图??

—?—?Ｕ?二Ｊｓｉ５０?ｋｍ，?３３０?ＧＰａ??图１．１地球内部水循环示意图??图片来源于Ｏｈｔａｎｉ（２００５）。??Ｎｅａｒ?ｔｒｅｎｃｈ?，Ｍａｇｍａｔｉｃ??ｈｙｄｒａｔｉｏｎ?ｐ〇ｒｅ?ａｒｃ?ｖｏｌａｔｉｌｅ?ｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ??ｄｉｓｃｈａｒａｅ....

图１．３冷的俯冲板块与热的俯冲板块的水循环示意图??

—?—?Ｕ?二Ｊｓｉ５０?ｋｍ，?３３０?ＧＰａ??图１．１地球内部水循环示意图??图片来源于Ｏｈｔａｎｉ（２００５）。??Ｎｅａｒ?ｔｒｅｎｃｈ?，Ｍａｇｍａｔｉｃ??ｈｙｄｒａｔｉｏｎ?ｐ〇ｒｅ?ａｒｃ?ｖｏｌａｔｉｌｅ?ｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ??ｄｉｓｃｈａｒａｅ....

图１．４俯冲板块中主要含水矿物的稳定场示意图??

虽然大部分水己经在２００?ｋｍ左右的深度释放出去了，但高温高压的实验研??究表明仍有部分水可能被带入了地球内部更深的区域。俯冲板块能否将水运输到??地球更深的区域取决于俯冲板块的温度。图１．３形象地展示了冷的俯冲板块与热??的俯冲板块的水循环示意图。对于一个年轻的俯冲速率较慢的俯....

本文编号：4000813