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最新的地震学研究指出,地球的内核正在对地球的其余部分作相对旋转。根据数值模拟,这一情形可能是由在液态外核中正在作对流运动的流体所保持。另一方面,由于地幔中质量分布的不均匀,巨大的引力将足以便内核与地幔相匹配。内核的不同旋转会通过在旋转时对自身形状的调整民这些强大的引力保持一致,进面可得出在地球最内部区域内有效粘滞度的一个估计。由推测的旋转率得到的内核粘滞度为小于１０＾１６Ｐａ或大于１０＾２０Ｐａ。 相似文献
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熔体的粘滞度极大地影响熔体的各处动力学行为。虽然有一些有关酸碱生熔体粘滞度的数据但涉及地球更深部过程的基性和超基性熔体的粘滞度的数据很少。本项研究利用平衡分子动力学方法Ｍｇ２ＳｉＯ４成分熔体从２１６９Ｋ到５５９５Ｋ。压力从１０＾５Ｐａ到１３５ＧＰａ的粘滞度,所获得的粘滞度数据介于Ｕｒｂａｉｎｅｔ ａｌ,（１９８２）和Ｉｖａｎｏｖ ａｎｄ Ｓｔｅｎｇｅｌｍｅｙｅｒ（１９８２）的实验数据之间,比Ｓｈａ 相似文献
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高温高压下水的剪切粘滞度的平衡分子动力学计算 总被引：3，自引：1，他引：2
本项工作用ＴＩＰ４Ｐ模型对水分子进行了平衡分子动力学模拟。根据Ｇｒｅｅｎ－Ｋｕｂｏ理论,计算了温度从６５２Ｋ到８１４Ｋ,密度从０．５３６０ｇ／ｃｍ３到０．８６３８ｇ／ｃｍ３六个不同温度和密度水的剪切粘滞度,并和实验值进行了对比。在所计算的温度和密度范围,平衡分子动力学计算结果与实验值的平均绝对值差别为１５％,好于使用非平衡分子动力学方法获得的粘滞度值。平衡分子动力学的方法将是获得地学中高温高压下流体输运性质的重要途径。 相似文献
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弹性性质和波速是矿物重要物理性质. 实验测量的弹性性质和波速与地震学观测结果的对比,是确定地球内部物质组成、理解地球内部圈层结构形成机制和揭示地球内部物质分布不均一性最为直接和重要的手段. 在过去20年,伴随大腔体压机、金刚石压砧、同步辐射X光、激光加热等技术的快速发展,在地球内部相应温度和压力下测量主要构成矿物的弹性性质和波速取得了巨大进展. 综述了矿物物理在地球内部矿物弹性性质和波速实验测量的发展历史、近20年的研究现状与趋势,并展望了该学科未来发展的方向、关键科学问题与面临的主要挑战. 相似文献
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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,CaAl_2Si_2O_8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0～5 GPa范围内,Si~(4 ),O~(2-)和Al~(3 )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。Ca~(2 )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:D_(Ca)>D_(Al)>D_O>D_(Si)。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,Si~(4 )和O~(2-)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 相似文献
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地球磁极倒转的星地碰撞成因 总被引：4，自引：2，他引：2
地球磁场多次发生南北(正负)磁极位置的变换, 即极性倒转, 这已为大家所公认; 但造成这种极性倒转的原因, 则是迄今未能很好解答的一个难题.基于地球磁场的发电机效应理论和星地碰撞的动力效应研究, 探讨了外星撞击地球造成地磁场极性倒转的可能性.研究表明, 当外星沿与地球自转的正逆不同方向撞击地球时引起的地球转速快慢变化, 可导致地球内部核、幔圈层之间的转速相对快慢关系(相对运动方向)发生改变, 从而受其控制的液核涡旋方向及相应的地磁场方向也会随之改变, 于是就形成地磁极性倒转.这是一个新的思路, 它给地磁极性倒转提出了一个简明的动力机制解释. 相似文献
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地球内核与地球深部动力学 总被引：11，自引：2，他引：9
地球内核由外核富含铁元素的液态物质结晶而成。经证实,内核正以约１（°）／ａ的速率相对于地幔向东转动。内核的旋转是通过穿过内核的地震波的走时随时间变化推测得到的。这种变化是最近十多年来揭示出的内核各向异性在空间方位的改变所造成。内核的各向异性被认为起因于各向异性的铁晶体的有序排列,但这种有序排列的机制还不清楚。内核在地球发电机中起着重要的作用。利用大型的并行计算机,人们已得到能产生像地磁场一样的三维发电机数值模拟。地震学观测到的内核差速旋转为最近的发电机数值模拟提供了支持。这种数值模拟曾预测：导体内核与外核产生的磁场的电磁耦合驱动了内核每年几度向东旋转。地核通过核幔边界的接触及内核与地幔的引力耦合与地幔存在强烈的相互作用。多学科领域的突破为认识地球的深部动力过程提供了极好的机会和手段。 相似文献
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地球内核平动振荡模,即Slichter模,是地球自由振荡的基本简正模之一,其三重分裂周期是确定地球内外核密度差异的重要物理量,对于约束地球深内部密度结构具有重要研究价值.然而,Slichter模的激发机制、衰减机制以及实际探测结果至今悬而未决,具有极大争议,其本征周期的确定也成为当前基础地球物理学的一个国际性难题.首先,总结了地球内核平动振荡模的基本理论,包括其动力学方程和主要求解理论与数值方法,并概述了在不同地球模型下利用不同求解理论计算的Slichter模理论周期.其次,讨论了Slichter模的激发机制和衰减机制的主要假设与猜想,其中液核一阶压力流可能激发Slichter模至可观测水平.最后,回顾了过去30年国内外利用超导重力数据开展Slichter模三重分裂信号探测的主要研究进展,探讨了关于Slichter模探测的未来可能研究方向,即从激发机制探究、超导重力数据精细预处理和极微弱信号叠积增强3个不同角度研究突破,有望实现Slichter模三重分裂信号的可靠探测. 相似文献
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Molecular dynamics simulations employing a many-body embedding potential model have been conducted to calculate both bulk
and shear viscosity of pure liquid iron at the Earth's outer core conditions. Liquid iron shear viscosity thus obtained is
in the order of 10−2 Pa · s and is in close agreement with previous estimates. In contrast, liquid iron bulk viscosity is in the order of 10−3 to 10−4 Pa · s and is much smaller than previous estimates. Consequently, the ratio of bulk to shear viscosity is close to 0.1. This
value disagrees with both the common speculation that bulk and shear viscosities are equal at ambient pressure, and the previous
inference that bulk viscosity of liquid iron is much larger than shear viscosity at outer core conditions. Potential implications
of present data are also briefly given for the dynamic state of the outer core.
Received: 9 April 1999 / Revised, accepted: 7 June 1999 相似文献
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The amount of literature on both melting and thermal conductivity of iron at Earth’s core conditions is overwhelming and the discrepancies are very large.There is a broad range of experimental techniques each of which is flawed to a certain degree,which may explain the discrepancy.In this report,we present new data using a different method for determining the phase behavior and resistivity of iron in the laser-heated diamond cell by measuring the electrical resistance of both solid and liquid iron wires.The experiment avoids some of the major flaws of previous experiments,the most important of which is the detection of the onset of melting.These measurements confirm a shallow melting curve found earlier and the resistivity data imply a trend towards low thermal conductivity in the liquid outer core. 相似文献
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地球磁场极性在地质历史中发生过相当频繁的倒转。作者将地球内部划分为岩石圈－软流圈－中圈－液圈－固核等5个动力学圈层，认为中圈与固核间可异步旋转；地球偶极磁场由中圈与固核异步旋转时所驱动的液圈中的封闭涡流与系磁场作用产生；该偶极子场极性由地球所通过的银道面上侧或下侧磁场方向及液圈涡流的方向共同决定，二者之一反向，极性发生倒转。 相似文献
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同步辐射激光加温DAC技术及在地球深部物质研究中的应用 总被引：1，自引：1，他引：0
实验室模拟地球深部的温度和压力环境,研究地球相关材料的物理和化学性质,是解释地震波数据、进一步了解地球内部结构和动力学过程的重要途径。用高功率的红外激光光束,加温金刚石对顶砧压腔(DAC)中的样品,可以获得深部地幔乃至地核的极端温度和压力条件,已广泛地用于地球深部矿物的相变、熔融和状态方程研究。同步辐射微束技术的发展,为激光加温DAC技术的应用开辟了新的领域,也使地幔及地核条件下的矿物研究有了重要的突破。文章介绍激光加温DAC技术的发展;阐述高温高压原位的同步辐射X射线衍射方法;例举激光加温DAC技术在地球深部物质研究中的一些应用;并对一些关键的技术问题加以分析和讨论。 相似文献
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The composition of the Earth 总被引：317，自引：0，他引：317
Compositional models of the Earth are critically dependent on three main sources of information: the seismic profile of the Earth and its interpretation, comparisons between primitive meteorites and the solar nebula composition, and chemical and petrological models of peridotite-basalt melting relationships. Whereas a family of compositional models for the Earth are permissible based on these methods, the model that is most consistent with the seismological and geodynamic structure of the Earth comprises an upper and lower mantle of similar composition, an Fe---Ni core having between 5% and 15% of a low-atomic-weight element, and a mantle which, when compared to CI carbonaceous chondrites, is depleted in Mg and Si relative to the refractory lithophile elements.The absolute and relative abundances of the refractory elements in carbonaceous, ordinary, and enstatite chondritic meteorites are compared. The bulk composition of an average CI carbonaceous chondrite is defined from previous compilations and from the refractory element compositions of different groups of chondrites. The absolute uncertainties in their refractory element compositions are evaluated by comparing ratios of these elements. These data are then used to evaluate existing models of the composition of the Silicate Earth.The systematic behavior of major and trace elements during differentiation of the mantle is used to constrain the Silicate Earth composition. Seemingly fertile peridotites have experienced a previous melting event that must be accounted for when developing these models. The approach taken here avoids unnecessary assumptions inherent in several existing models, and results in an internally consistent Silicate Earth composition having chondritic proportions of the refractory lithophile elements at 2.75 times that in CI carbonaceous chondrites. Element ratios in peridotites, komatiites, basalts and various crustal rocks are used to assess the abundances of both non-lithophile and non-refractory elements in the Silicate Earth. These data provide insights into the accretion processes of the Earth, the chemical evolution of the Earth's mantle, the effect of core formation, and indicate negligible exchange between the core and mantle throughout the geologic record (the last 3.5 Ga).The composition of the Earth's core is poorly constrained beyond its major constituents (i.e. an Fe---Ni alloy). Density contrasts between the inner and outer core boundary are used to suggest the presence ( 10 ± 5%) of a light element or a combination of elements (e.g., O, S, Si) in the outer core. The core is the dominant repository of siderophile elements in the Earth. The limits of our understanding of the core's composition (including the light-element component) depend on models of core formation and the class of chondritic meteorites we have chosen when constructing models of the bulk Earth's composition.The Earth has a bulk Fe/Al of 20 ± 2, established by assuming that the Earth's budget of Al is stored entirely within the Silicate Earth and Fe is partitioned between the Silicate Earth ( 14%) and the core ( 86%). Chondritic meteorites display a range of Fe/Al ratios, with many having a value close to 20. A comparison of the bulk composition of the Earth and chondritic meteorites reveals both similarities and differences, with the Earth being more strongly depleted in the more volatile elements. There is no group of meteorites that has a bulk composition matching that of the Earth's. 相似文献
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记录地幔中存在氧元素的自然铁-方铁矿组合 总被引：2，自引：0，他引：2
笔者在西藏蛇绿岩的铬铁矿石中发现了十分复杂的地幔矿物群,其中包括自然铁-方铁矿的共生组合,它们被认为是外地核和下地幔的物质通过地幔柱作用携带到上地幔的。新发现的自然铁-方铁矿组合表明,外地核液态铁溶解有部分氧,当液态铁由外地核上升时,氧从液态铁中析出并呈不混溶状态存在于液态铁中。随着乳滴状自然铁球粒向上运移,在降压条件下液态铁和氧元素发生化学反应生成方铁矿(包括NI AS结构)。当氧耗尽时,在方铁矿中遗留下氧耗尽的空洞,形成眼球状构造。因此,眼球构造可能是外地核向地幔释放氧,下地幔内存在氧元素的历史记录。 相似文献
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地球液核的动力学效应研究进展 总被引：2，自引：1，他引：1
简要介绍了液核动力学研究的方法及液核动力学效应检测的进展和研究结果,着重介绍了超导重力仪在液核动力学研究中的作用。基于初始参考地球模型（PREM）,采用球对称、非自转、完全弹性和各向同性地球的弹性引力形变理论研究了液核动力学扰动导致的地球固体部分的形变和重力位扰动。根据重力潮汐观测中的近周日共振特征,利用国际超导重力仪观测资料研究了地球的自由核章动（FCN）,精密确定了有关的共振参数,其中FCN的本征周期为429.0（424.3,4 433.7）恒星日,品质因子为 9543（6405,18714）,复共振强度为（－6.10±0.20,－0.01±0.20）×10－4°/h。最近,我们还估计了全球地球动力学观测网中全球分布的14台超导重力仪21个长期、连续重力观测序列的"积谱密度"以检测固体内核的平动振荡运动。 相似文献
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火山是地球内部与表层系统连接的纽带,是地球充满生机活力的体现.减轻大型火山喷发对全球气候和环境的影响是地球科学的重大研究主题.提出探索岩浆储库的累积组装和演变规律,研究火山喷发的触发机制,聚焦地球内、外层圈的相互作用,认识火山活动与全球气候和表层环境变化的互馈关系,构建火山地球工程的理论体系和技术框架,是减轻火山灾害对全人类不利影响的关键.其中,基于岩浆动力学和火山学的岩浆通道系统研究,将会为火山活动的预测和监测提供新的理论依据.火山活动的影响是全球性的.所以,我们要抢占先机,在深化火山喷发机制理论研究和构建减轻火山灾害影响的工程技术体系等方面有所作为. 相似文献