钙长石成分熔体粘滞度和自扩散系数压力效应的分子动力学研究

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• 责任者：赵亚娟^c中国科学院地质与地球物理研究所 ; 张毅刚 ; 郭光军 ; Refson ; K.
• 刊名：岩石学报
• 出版年：2004
• 卷期：20^b3
• 关键词：高温高压实验 ; 钙长石 ; 粘滞效应20^a扩散率 ; 压力 ; 化学动力学 ; 实验岩石学
• 页码：737～746
• 索书号：P350.66/357
• 图表：^c表2参36插图
• 分类号：0600
• 文摘期号：2005/05

摘要

用分子动力学方法，研究在1999 K下，压力由23 MPa上升到15 183 MPa的过程中，CaAl₂Si₂O₈成分熔体的微观结构、剪切粘滞度和粒子自扩散系数的压力效应。结果表明，粒子自扩散系数的压力效应与熔体结构有很强的相关性:压力的挤压效应阻碍了粒子的扩散，而Si‐O和Al‐O 5次配位体的形成又加速了扩散过程，两种相反的作用相互抵消，造成的结果是在O～5 GPa范围内，Si⁴⁺、O^2-和Al³⁺等网架形成粒子的自扩散系数随压力变化不明显;当压力继续增大时，挤压效应占了主导，导致自扩散系数值快速减小。系统粘滞度随压力的变化与熔体中BO的含量密切相关:BO含量小于域值时，一定范围内BO含量的变化不会对粘滞度产生很大的影响，超过域值，BO含量的微小增加会导致粘滞度值迅速增大。有效应用Eyring方程的关键是方程中粒子跳跃距离的确定，该研究发现，Si⁴⁺、O^2-的跳跃距离可以通过系统中非桥氧的百分含量来获得。这一发现使得作者能够利用系统中NBO的含量，结合Eyring方程有效进行不同压力下剪切粘滞度和Si⁴⁺、O^2-自扩散系数的相互推算，最终将动力学性质的获得转化成NBO含量这一静态性质的测量，降低了实验测量的难度。