盡管人類已具備相當(dāng)高的科技水平,但對于地球內(nèi)部還知之甚少。這主要是因?yàn)榈厍騼?nèi)部處于強(qiáng)的高溫高壓狀態(tài),并且成分復(fù)雜,科學(xué)工作者們無法直接探測地球內(nèi)部的組成,大部分對于地球內(nèi)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(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,理論計算模擬得到了極大的推廣和應(yīng)用,理論結(jié)構(gòu)預(yù)測方法和軟件可以有效探索礦物在極端條件下的微觀結(jié)構(gòu),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(zhì)。本文依據(jù)課題組自主研發(fā)的結(jié)構(gòu)預(yù)測軟件(CALYPSO),結(jié)合第一性原理分子動力學(xué)方法,探索討論了地球內(nèi)部溫壓條件下鐵氧氦和鐵氧氦氫礦物的高壓相結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì),獲得了如下創(chuàng)新性成果。1,由火山熱點(diǎn)處噴發(fā)的物質(zhì)以及同位素的分析可知地球內(nèi)部存在原始氦庫,但其物質(zhì)結(jié)構(gòu)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(nèi)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(xué)反應(yīng)及其可以生成穩(wěn)定高壓相結(jié)構(gòu)的方案,發(fā)現(xiàn)了在核慢邊界壓強(qiáng)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(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
內(nèi)容提要
中文摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 高壓科學(xué)的發(fā)展
    1.2 高壓下物質(zhì)的性質(zhì)改變
    1.3 地球內(nèi)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(jié)構(gòu)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(xué)計算
    2.7 第一性原理結(jié)構(gòu)預(yù)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(jié)構(gòu)的排除
    2.8 分子動力學(xué)
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(xì)節(jié)
    3.3 結(jié)果分析和討論
        3.3.1 結(jié)構(gòu)預(yù)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(zhì)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(jié)論
第四章 高溫高壓下Fe-O-H-He物質(zhì)的研究
    4.1 研究背景
    4.2 計算細(xì)節(jié)
    4.3 結(jié)果和討論
        4.3.1 結(jié)構(gòu)預(yù)測和穩(wěn)定性
        4.3.2 物質(zhì)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(qiáng)度分析
    4.4 本章結(jié)論
第五章 總結(jié)和展望
參考文獻(xiàn)
攻讀研究生期間公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3932426