發(fā)布時間：2022-11-08 22:34

　　探究地球內(nèi)部的溫度和成分分布是固體地球物理學的一個重要課題。第一性原理計算得到的礦物高溫高壓下的彈性數(shù)據(jù)可以達到和實驗相比擬的準確度。結合這些彈性數(shù)據(jù)和地震學的研究結果,可以對地球深部的成分和溫度獲得更多認識。我們利用基于密度泛函理論的第一性原理計算,得到了高溫高壓條件下秋本石的狀態(tài)方程和彈性性質(zhì)。計算結果與實驗數(shù)據(jù)吻合很好。結合秋本石和其他礦物的彈性數(shù)據(jù),我們計算了由秋本石相關的相變引起的VP、VS和密度變化。秋本石到布里奇曼石的相變會導致VP和VS分別增加4.6%和8.3%,僅為超硅石榴石到秋本石相變的二分之一左右。此外,由于超硅石榴石到秋本石以及秋本石到布里奇曼石的相變都具有很寬的相界,所以這兩個相變可能難以解釋俯沖帶區(qū)域660 km深度附近的多個不連續(xù)面。最近的研究表明,在冷的俯沖板塊中,輝石和石榴石轉(zhuǎn)變?yōu)槌枋袷倪^程會被強烈抑制。鎂鋁榴石會在660 km深度以下分解為布里奇曼石和剛玉,并且該相變具有尖銳的相界和很大的波速和密度跳變。因此,對于俯沖板塊中700-750 km深度處的不連續(xù)面,鎂鋁榴石的分解是一個更為合理的解釋。此外,在低溫下600 km左右的深度,斜方輝石高... 

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 高溫高壓礦物物理學研究
    1.2 礦物物理學與地震學的結合
        1.2.1 地球內(nèi)部波速模型與礦物成分模型
        1.2.2 地震波不連續(xù)面
        1.2.3 地震波各向異性
    1.3 論文結構
第二章 計算方法簡介
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 多粒子體系的薛定諤方程
        2.1.2 玻恩-奧本海默近似
        2.1.3 Hartree-Fock近似
        2.1.4 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.5 Kohn-Sham定理
        2.1.6 交換關聯(lián)泛函、贗勢
    2.2 晶體熱力學性質(zhì)計算
        2.2.1 準簡諧近似
        2.2.2 從自由能到晶體熱力學性質(zhì)
    2.3 晶體高溫彈性性質(zhì)計算
        2.3.1 晶體和聚合體的彈性
        2.3.2 高溫彈性計算常規(guī)方法
        2.3.3 高溫彈性計算新方法
第三章 高溫高壓下秋本石的熱力學和彈性性質(zhì):對俯沖帶600-750km深度多個不連續(xù)面和地震波各向異性的啟示
    3.1 研究背景及進展
        3.1.1 秋本石(akimotoite)
        3.1.2 俯沖帶“660”附近的多個不連續(xù)面及地震波各向異性
        3.1.3 研究目標
    3.2 計算細節(jié)
    3.3 秋本石的熱力學性質(zhì)
        3.3.1 狀態(tài)方程
        3.3.2 振動頻率和熱力學性質(zhì)
    3.4 秋本石的熱彈性性質(zhì)
    3.5 討論
        3.5.1 冷俯沖板塊600-750 km深度多個不連續(xù)面的成因
        3.5.2 俯沖板塊過渡帶底部上地幔頂部地震波各向異性的解釋
    3.6 小結
第四章 結合礦物計算數(shù)據(jù)和全球?qū)游龀上衲Ｐ偷南碌蒯５V物成分和溫度三維反演
    4.1 研究背景
    4.2 反演方法與測試
        4.2.1 馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法
        4.2.2 參數(shù)設置和測試
    4.3 反演結果和討論
        4.3.1 一維平均成分和溫度結果
        4.3.2 LLSVP成分和溫度結果
第五章 總結與展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果



本文編號：3704676