静水压力和单轴压力对后钙钛矿MgSiO₃中地震波速的影响

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• 责任者：何开华^c中国地质大学(武汉)^d1978^f讲师 ; 陈琦丽 ; 王清波 ; 王希成 ; 高本州 ; 姬广富^c中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室
• 刊名：地球科学（中国地质大学学报）
• 出版年：2013
• 卷期：38^b3
• 关键词：钙钛矿 ; 地壳结构 ; 地幔结构20^a静水压力 ; 矿物材料 ; 各向异性
• 页码：501～507
• 索书号：P206.6/179
• 图表：^c表2参33插图
• 分类号：0200,1400
• 文摘期号：2013/11

摘要

后钙钛矿MgSiO₃对于重新认识地球的基本结构和成分具有重大意义。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算对后钙钛矿MgSiO₃在静水压力和单轴压力下的弹性性质和地震波速特征进行了研究。首先通过总能比较和力学稳定性判据验证了后钙钛矿MgSiO₃在高压下的稳定性，并且计算得到的晶格常数与前人结果符合很好。计算表明在高压下(D″层)，后钙钛矿具有比钙钛矿大的体变模量、剪切模量及密度，并且具有大的地震波速，这与地震观测D″层中地震波速的不连续性一致。在静水压力作用下，计算结果显示压缩波各向异性基本保持不变，而剪切波各向异性增强。有单轴应力作用时，后钙钛矿地震波各向异性差异非常明显，当压力作用在a轴或c轴上时，能够得到比对应静水压力下后钙钛矿更强的各向异性，而恰好相反的是，压缩b轴时，各向异性有减小的趋势。该研究能为解释地幔底部地震波不连续性和横向差异提供一定的参考。