地幔矿物中扩散系数的热力学计算和应用.pdf

2016 年 7 月 第十八届中国高压科学学术会议文集 四川成都 163 地幔矿物中扩散系数的热力学计算和应用地幔矿物中扩散系数的热力学计算和应用 张张宝华宝华 1 1，，* * 1 1 地球内部物质高温高压重点实验室, 中国科学院地球化学研究所 *E- mailzhangbaohua 扩散是地球体系中发生的重要物理化学过程之一， 它对不同尺度的化学交换 和质量传输发挥了关键作用。 矿物岩石中元素扩散系数的确定是定量分析造山过 程中地壳压力- 温度- 时间（P- T- t）演化的基础，也是研究同位素化学平衡、地幔 对流以及核幔边界化学变化的重要依据。因此，定量确定矿物岩石中元素的扩散 系数随温度、压力、成分等因素的变化对我们正确认识和深入理解地球内部的各 种动力学过程和地球演化具有极其重要的意义。 在实验数据不足和理论研究匮乏 的情况下，采用经验模型来预测扩散系数不失为一个好方法。我们在国际上率先 将凝聚态物理学中的一个热力学理论模型（cBΩ model）成功应用到地学领域， 利用矿物岩石已有的弹性数据和状态方程系统研究了地球上主要元素（Si、O、 Mg、Fe、H 等）和一些微量元素（Pb、REE 等）在地幔矿物岩石中的扩散系数， 以及与扩散有关的活化参数（活化能、活化熵、活化体积、 ）随着温度、压力、 成分等因素的变化规律； 并探讨了计算得到的扩散数据在地学中的一些重要应用。 本研究得到中组部青年千人计划‖、中国科学院百人计划‖和国家自然科学基金 （41303048）等项目的联合资助。 参考文献参考文献 1. B.H. Zhang, X.P. Wu.Calculation of self- diffusion coefficients in diamond.Appl. Phys.Lett., 1002012051901. 2. B.H. Zhang, S.M. Shan. Application of the cBΩ model to the calculation of diffusion parameters of Si in silicates.Geochem.Geophys.Geosyst.,162015, 705- 718. 3. B.H. Zhang, S.M. Shan,X.P. Wu.Modeling H, Na, and K diffusion in plagioclase feldspar by relating point defect parameters to bulk properties.Phys. Chem. Mineral., 432016, 151- 159. 4.B.H. Zhang, C.B. Li, S.M. Shan.Thermodynamic calculation of self- diffusion in sodium chloride.Phys. Chem. Mineral., 432016, 371- 376.