地幔温压条件下含水橄榄石的第一性原理研究

橄榄石是上地幔和过渡带最普遍和富集的矿物。在地幔温压条件下，存在α、β、γ相之间的转变，被认为是导致地震波波速不连续面的原因。在地幔条件下橄榄石里含有一定量的水，以OH 基团形式存在于晶体结构缺陷中，对地球物理和化学过程有较大的影响。现有研究对橄榄石中含水量的影响认识远为不足。近年来，第一性原理方法逐渐成熟，成为地球深部物质科学研究的有力手段。本项目提出采用第一性原理方法，系统研究含水橄榄石及其高压相在地幔温压条件下的相对稳定性，建立含水橄榄石体系的高温高压相图，考察含水量对橄榄石物性的影响，包括状态方程、弹性特征、振动频率、声速、热力学性质、电导率等，全面了解含水条件下橄榄石在地幔中的存在状态和动力学特征。这些研究将为上地幔和过渡带矿物学组成的限定和过渡带地震波速异常的解释提供关键的物理依据，并为探索地震孕育发生机理提供基础科学依据。