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顽火辉石作为斜方辉石晶系的重要Mg端元矿物,是地球上地幔主要组成矿物之一。Li同位素作为重要的地幔地球化学示踪剂,在主要地幔矿物中(如橄榄石,辉石等)的扩散分馏相关性质的研究显得尤为重要。我们通过经典力学的方法,计算模拟了原子尺度下Li同位素在顽火辉石晶格以2种不同的迁移机制(填隙机制和取代空位机制)迁移的活化能和其在不同晶格位上不同温度条件下的分馏作用程度。计算结果表明,Li同位素易以填隙位机制在顽火辉石中迁移。重同位素~7Li会更多的进入晶格填隙位中,而6Li相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的1个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。 相似文献
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《矿物学报》2020,(1)
深部地球中的结构水以其独特的物理和化学性质影响着一系列地球化学和地球动力学过程。本文根据近年来地球内部含水性研究的进展,对地幔的储水能力进行估算,得出上地幔平均含水0.03%,其储水能力约为海洋水的0.12倍。水在地幔过渡带矿物中的溶解度较高(约1.53%),使得地幔过渡带储水能力约为海洋水的4～5倍,下地幔矿物的含水性研究目前还存在很大的争议,高温高压水溶性实验、理论计算以及地球物理方法等均不能对其进行很好的限制。现阶段已有的研究数据表明,下地幔矿物的含水量相对较低(约0.13%),但由于下地幔庞大的体积和质量,使得其储水能力是海洋水的2～3倍,整个地幔平均含水约0.26%,其储水能力约为海洋水的6～8倍。为了估算整个地球内部各圈层的储水能力,本文基于Murakami关于地球起源于碳质球粒陨石,其含水量约2%的结论,估算得出地核的储水能力约为海洋水的76.8倍,进而推断地核中可能含有0.6%左右的氢元素。 相似文献
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Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石及镁铝尖晶石晶格内扩散与分馏的理论计算研究 总被引：1，自引：0，他引：1
斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石作为辉石族、石榴石族以及尖晶石族中的重要端元,是地球上地幔主要组成矿物。Li同位素是重要的地幔地球化学示踪剂,其在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物中的扩散分馏的性质对理解Li同位素作为地幔地球化学示踪剂非常重要。我们通过经典力场经验势方法,从原子尺度上计算研究了不同温压条件下Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石晶格中分别通过不同的填隙机制和取代空位机制迁移的活化能和其在不同晶格位上的分馏效应。我们发现Li同位素是通过取代空位机制在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石中进行迁移扩散。Li同位素在不同晶格位上的分馏作用计算表明,在三种矿物中重同位素7Li会更多地进入晶格填隙位中,而6Li则相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的一个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。 相似文献
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林伍德石中的结构水(OH-)对林伍德石的密度、成分和弹性等物理化学性质,以及地幔转换带地震波的传播速度等都有着重要影响。本文首次尝试在计算地球化学领域引入van der Waals长程作用力修正的第一性原理计算方法,该方法比基于传统密度泛函理论计算的结果更加接近实验观测值。采用该方法我们分别计算模拟了水在林伍德石中不同的赋存机制:Mg空位机制(V″Mg+2H*O)、Si空位机制(V″″Si+4H*O)和反位机制(Mg″Si+2H*O)。通过对缺陷形成能和相关化学反应能的模拟计算,我们发现在不同的压力条件下结构水在林伍德石中的赋存机制不同。在低压条件下,V″″Si+4H*O机制最稳定,而在高压条件下,结构水更倾向于Mg空位取代机制,而这2种机制在所考虑的全部压力条件下都比反位取代机制Mg″Si+2H*O在能量上更稳定。对于在林伍德石晶格中同时存在3价离子Fe3+、Al3+、Sc3+、Lu3+、Y3+、Nd3+的情况下,含Al3+、Fe3+和Nd3+的体系中Si位取代机制M'Si+H*O比Mg位取代机制V″Mg+M*Mg+H*O稳定,而含Sc3+、Lu3+和Y3+的体系中Mg空位取代机制最稳定。 相似文献
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