發(fā)布時間：2024-03-19 05:53

　　盡管人類已具備相當高的科技水平,但對于地球內部還知之甚少。這主要是因為地球內部處于強的高溫高壓狀態(tài),并且成分復雜,科學工作者們無法直接探測地球內部的組成,大部分對于地球內部理解來源于地震波數(shù)據(jù)的收集,和模型推演等。近年來隨著計算機技術的飛速發(fā)展,理論計算模擬得到了極大的推廣和應用,理論結構預測方法和軟件可以有效探索礦物在極端條件下的微觀結構,有助于從地球高壓物理角度出發(fā),計算模擬礦物的物理性質。本文依據(jù)課題組自主研發(fā)的結構預測軟件(CALYPSO),結合第一性原理分子動力學方法,探索討論了地球內部溫壓條件下鐵氧氦和鐵氧氦氫礦物的高壓相結構和物理性質,獲得了如下創(chuàng)新性成果。1,由火山熱點處噴發(fā)的物質以及同位素的分析可知地球內部存在原始氦庫,但其物質結構和存在形式未知。為解決上述問題,研究人提出了探索大量地球內部礦物(如FeO₂,Mg O,Si O2,Mg Si O3等)與氦發(fā)生可能發(fā)生化學反應及其可以生成穩(wěn)定高壓相結構的方案,發(fā)現(xiàn)了在核慢邊界壓強和溫度條件下FeO₂He可以穩(wěn)定存在,而且計算的FeO₂He的縱波波速和橫波波...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
內容提要
中文摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 高壓科學的發(fā)展
    1.2 高壓下物質的性質改變
    1.3 地球內部高壓環(huán)境
    1.4 氦元素的研究
    1.5 氫元素的研究
    1.6 本文的選題目的和意義
    1.7 本文的具體結構安排
第二章 理論依據(jù)
    2.1 第一性原理
    2.2 絕熱近似
    2.3 Hartree-Fock近似
    2.4 Hohenberg-Kohn定理
    2.5 Kohn-Sham方程
    2.6 晶格動力學計算
    2.7 第一性原理結構預測
        2.7.1 粒子群優(yōu)化算法
        2.7.2 CALYPSO軟件介紹
        2.7.3 相似結構的排除
    2.8 分子動力學
第三章 深地幔條件下的含氦化合物FeO₂He
    3.1 研究背景
    3.2 計算細節(jié)
    3.3 結果分析和討論
        3.3.1 結構預測和穩(wěn)定性分析
        3.3.2 FeO₂He的高溫高壓穩(wěn)定性
        3.3.3 化合物電子性質分析
        3.3.4 化合物波速計算以及與超低速區(qū)的比較
    3.4 本章結論
第四章 高溫高壓下Fe-O-H-He物質的研究
    4.1 研究背景
    4.2 計算細節(jié)
    4.3 結果和討論
        4.3.1 結構預測和穩(wěn)定性
        4.3.2 物質的高溫高壓穩(wěn)定性
        4.3.3 均方根位移分析
        4.3.4 波速與超低速區(qū)的比較
        4.3.5 相互作用強度分析
    4.4 本章結論
第五章 總結和展望
參考文獻
攻讀研究生期間公開發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3932426