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硅酸钙钙钛矿弹性及熔融相关系的第一性原理计算

批准号:
41972044
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
孙涛
依托单位:
学科分类:
矿物学(含矿物物理学)
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙涛

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
硅酸钙钙钛矿(CaSiO3 perovskite, CaPv)是下地幔的主要矿物之一。准确的高温高压弹性数据是利用地震波观测确定其在地幔分布状态的前提。 此外,CaPv与其它地幔矿物如硅酸镁钙钛矿(MgSiO3 perovskite, MgPv)的熔融相关系是确定钙镁偏硅酸盐矿物在下地幔赋存形式的基础。本项目将利用最近发展的基于第一性原理准确计算固、液相自由能的新方法,系统地研究CaPv在下地幔温压条件下的弹性及熔融相关系。 通过本项目研究,有望获得可靠的CaPv弹性数据,弥合现有理论计算与实验测量间的分歧;建立自洽的MgPv-CaPv二元体系热力学模型并给出两者在下地幔条件下的互溶度,近而确定钙镁偏硅酸盐在下地幔的赋存形式、密度及弹性波速。这些结果对研究地幔的矿物构成及俯冲洋壳的循环演化机制具有重要的基础性意义。
英文摘要
CaSiO3 perovskite (CaPv) is a major mineral in the Earth’s lower mantle. Accurate elastic data at high pressure and temperature is a prerequisite for seismic determination of its distribution. Moreover, melting phase relations of CaPv with other mantle minerals such as MgSiO3 perovskite (MgPv) are essential for determining the composition of Ca-Mg metasilicates in the lower mantle. Here we propose a systematic study on the elasticity and melting phase relations of CaPv at conditions of the Earth’s lower mantle using recently developed, highly accurate, ab initio free energy methods. From this study we will (i) get reliable elasticity data for CaPv and reconcile the large discrepancy between theory and experiment; (ii) build a self-consistent thermodynamic model for the MgPv-CaPv binary system, determine their mutual solubility, so as to infer the composition, density, and seismic features of metasilicates in the lower mantle. These results are crucial for understanding the mineralogical composition of the Earth's mantle as well as the cycling and evolution of subducting oceanic plates.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1103/physrevb.108.104307
发表时间: 2023-09
期刊: Physical Review B
影响因子: 3.7
作者: [Dong-Bo Zhang;Jian-Gao Li;Ying-Hui Ren;Tao Sun]
通讯作者: Dong-Bo Zhang;Jian-Gao Li;Ying-Hui Ren;Tao Sun
DOI: 10.1021/acs.jpcc.3c06774
发表时间: 2024-02
期刊: The Journal of Physical Chemistry C
影响因子: --
作者: [Yi-Bo Liang;Cui-Xia Wu;Tao Sun;Stefano Fabris;Lin Du]
通讯作者: Yi-Bo Liang;Cui-Xia Wu;Tao Sun;Stefano Fabris;Lin Du
DOI: 10.7523/j.ucas.2020.0041
发表时间: 2022
期刊: 中国科学院大学学报
影响因子:
作者: [Wu Cuixia, Sun Tao, Fabris Stefano, Du Lin]
通讯作者: Du Lin
Atomic transport properties of liquid iron at conditions of planetary cores.
行星核心条件下液态铁的原子输运特性。
DOI: 10.1063/5.0062081
发表时间: 2021
期刊: The Journal of chemical physics
影响因子: --
作者: [Li Q]
通讯作者: Li Q
基于第一性原理的矿物—流体界面调控生命起源的机制探索(联合申请)
  • 批准号:
    42550176
  • 项目类别:
    原创探索计划项目
  • 资助金额:
    100.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    孙涛
  • 依托单位:
硅酸钙钙钛矿黏度的机器学习力场计算
  • 批准号:
    42572046
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    孙涛
  • 依托单位:
地幔中主要矿物晶格热导率的第一性原理计算
  • 批准号:
    41474069
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    孙涛
  • 依托单位:
国内基金
海外基金