水的存在可以極大的影響礦物、熔體、流體的物理和化學性質,少量的水便可顯著改變地幔物質的熔點、電導率、粘性、密度和波速等性質。因此,地球內部水循環(huán)是控制地球動力學和地球化學演化的關鍵過程之一,研究地球內部水循環(huán)對我們理解地球內部具有非常重要的意義。Superhydrous phaseB(ShyB)和phase D可以在位于下地幔頂部的冷的俯沖板塊中穩(wěn)定存在,是將水輸運到地幔過渡帶和下地幔的重要潛在礦物,地震學的觀測表明地球的下地幔有許多局部的不連續(xù)面或散射體,含水礦物的脫水可能是這些不連續(xù)面或散射體的成因之一。因此,研究ShyB和phase D在高溫高壓下的彈性性質對于我們理解地球深部水循環(huán)和下地幔不連續(xù)面或散射體的成因具有重要意義。我們利用基于密度泛函理論的第一性原理計算,使用局域密度近似(LDA)作為交換關聯(lián)泛函,獲得了ShyB在高溫高壓下的熱力學性質和彈性性質;使用廣義梯度近似(GGA)作為交換關聯(lián)泛函,獲得了phase D在高溫高壓下的熱力學性質和彈性性質。研究結果表明,ShyB的波速和密度要顯著低于下地幔頂部的主要礦物布里奇曼石,在下地幔頂部區(qū)域,ShyB的P波波速比布里奇曼石...

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１地球內部水循環(huán)示意圖??

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圖１．２俯沖帶淺部水循環(huán)的示意圖??

—?—?Ｕ?二Ｊｓｉ５０?ｋｍ，?３３０?ＧＰａ??圖１．１地球內部水循環(huán)示意圖??圖片來源于Ｏｈｔａｎｉ（２００５）。??Ｎｅａｒ?ｔｒｅｎｃｈ?，Ｍａｇｍａｔｉｃ??ｈｙｄｒａｔｉｏｎ?ｐ〇ｒｅ?ａｒｃ?ｖｏｌａｔｉｌｅ?ｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ??ｄｉｓｃｈａｒａｅ....

圖１．３冷的俯沖板塊與熱的俯沖板塊的水循環(huán)示意圖??

—?—?Ｕ?二Ｊｓｉ５０?ｋｍ，?３３０?ＧＰａ??圖１．１地球內部水循環(huán)示意圖??圖片來源于Ｏｈｔａｎｉ（２００５）。??Ｎｅａｒ?ｔｒｅｎｃｈ?，Ｍａｇｍａｔｉｃ??ｈｙｄｒａｔｉｏｎ?ｐ〇ｒｅ?ａｒｃ?ｖｏｌａｔｉｌｅ?ｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ??ｄｉｓｃｈａｒａｅ....

圖１．４俯沖板塊中主要含水礦物的穩(wěn)定場示意圖??

雖然大部分水己經在２００?ｋｍ左右的深度釋放出去了，但高溫高壓的實驗研??究表明仍有部分水可能被帶入了地球內部更深的區(qū)域。俯沖板塊能否將水運輸?shù)??地球更深的區(qū)域取決于俯沖板塊的溫度。圖１．３形象地展示了冷的俯沖板塊與熱??的俯沖板塊的水循環(huán)示意圖。對于一個年輕的俯沖速率較慢的俯....

本文編號：4000813