熔融SiO₂中原子自扩散性质的分子动力学模拟

详细信息   

• 责任者：孙义程^c南京大学^d1987^e硕士 ; 周会群 ; 尹坤 ; 黄倩 ; 徐士进
• 刊名：高校地质学报
• 出版年：2013
• 卷期：19^b3总73
• 页码：456～462
• 索书号：P206.6/454
• 图表：^c表2参38插图
• 文摘期号：2014/03

摘要

研究地幔熔体中元素的扩散性质有着重要的意义，因其影响着元素的交换和分馏过程。SiO₂作为地幔组成的重要组分之一，其物理化学行为对于地幔动力学过程有着重要的意义。该文研究了SiO₂熔体中元素的扩散机制和自扩散系数与压力的关系，采用Morse stretch势场对含有4500个原子的熔融SiO₂体系进行了分子动力学模拟，计算了硅氧自扩散系数在3 000 K温度下随压力的变化。模拟结果显示，在0.000 1～40 GPa的压力区间，硅氧元素的自扩散系数均先上升后下降，在17.5 GPa时达到最大值，O原子的扩散速率略高于Si原子。硅氧元素的扩散方式为缺陷控制运移机制，其中硅原子的五配位结构的形成是关键，为导致扩散系数随压力增大而上升的主要原因，扩散系数的最大值意味着SiO₂熔体中5配位硅形成机制的改变。该文也计算了单位[SiO₂]的平均体积和压力的关系，结果与实验很吻合。