高温高压下稳定同位素分馏理论计算及对月球起源研究的约束

高温高压下稳定同位素分馏的理论是同位素地球化学理论体系的重要组成部分，也是目前尚未建立完善的部分。Polyakov研究组建立的理论方法，是基于一个较大的近似处理，导致在极高压力下（如地球核-幔边界或更高压力），该理论方法会有大的误差。本申请拟改进高温高压同位素分馏的理论，建立更精确的计算方法；同时，将对处于核-幔边界高温高压条件下主要矿物及金属相之间的Si、Fe、S、Cr等同位素的分馏进行计算，对比部分力常数矩阵分析方法（PHVA）和基于周期结构声子计算方法（DPFT）的计算结果，找到最佳的高温高压下同位素分馏计算方式；最后，拟结合已有的同位素实验数据，从地球核－幔同位素分馏的角度，对月球起源及其同位素分布提供强有力的证据和制约条件。

高温高压下稳定同位素分馏的理论是同位素地球化学理论体系的重要组成部分，也是目前尚未完全建立完善的部分。首先这是因为目前普遍使用的、由Polyakov建立的压力效应理论方法中存在一个近似处理，该近似仅对低压和中压的情况会有很好的结果，但是在极高压力下（如地球核-幔边界或更高压力）可能存在较显著的误差；二是由于一些特殊的高温体系的同位素分馏理论尚未完全建立，比如在温度梯度下的高温体系、气化过程的高温体系等，其同位素分馏理论还待进一步的探索。本课题瞄准这些高温高压下同位素分馏的问题，从基于路径积分的分子动力学方法、基于局部热力学平衡的热梯度处理方法等等，研究在高温高压下的同位素分馏，包括在岩浆洋阶段的核-幔同位素分馏、高温气化过程的同位素分馏等，不仅获得大量实际分馏系数的结果，也同时建立了一些新的同位素分馏理论和基本公式，推进了高温高压下同位素分馏的认识水平。