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地幔矿物中扩散系数的热力学理论计算研究获进展

地幔矿物中扩散系数的热力学理论计算研究获进展

  扩散是地球体系中发生的重要物理化学过程之一,它对不同尺度的化学交换和质量传输发挥了关键作用。定量确定矿物岩石中元素的扩散系数,尤其是扩散系数随温度、压力、成分等因素的变化对正确认识和深入理解地球内部的各种动力学过程和地球演化具有极其重要的意义。

  中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压重点实验室的张宝华等人第一次将凝聚态物理学中幸运28的一个热力学模型(cBΩ模型)应用到地球物理和地球化学领域,利用矿物岩石已知的弹性参数和状态方程系统建立了元素扩散系数的计算方法(Zhang et al.,2010,2011Zhang,2012Zhang and Wu,  2011, 2013幸运28Zhang,2014)。最近,该实验室的张宝华和单双明将此方法成功应用于地幔主要硅酸盐矿物(橄榄石、瓦兹利石、林伍德石、石榴子石、钙钛矿等)中元素Si自扩散和Fe-Mg互扩散系数的理论预测,计算结果与实验数据和理论模拟非常一致。该成果不仅能够极大地丰富元素的扩散数据,对将来的实验设计起到指导作用,而且还能够为进一步的地球物理和地球化学应用提供重要的研究手段和科学依据。

  该研究受中组部青年千人计划、国家自然科学基金等项目联合资助。相关研究成果发表在Geochemistry  Geophysics Geosystems Journal of Applied Physics 上。

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