含水林伍德石红外光谱温压效应理论计算

作者：余天成; 杨华; 蒋佳俊; 张飞武^*

来源：矿物学报, 2020, 40(02): 183-190.

DOI：10.16461/j.cnki.1000-4734.2019.39.107

• 红外光谱
• 林伍德石
• 高温高压
• 理论地球化学
• GULP

红外光谱测量是地球物理研究矿物中含水的主要实验方法之一,目前已经有大量实验对其进行过相应报道,但是在理论计算方面,还没有关于温度效应的直接计算。本文尝试使用晶格动力学理论计算方法计算了0.1～20GPa和300～2000 K温压条件下的含水林伍德石的红外吸收谱,并分别计算模拟了含水量为0.2%、1.6%和3.3%的3种不同含水量体系。通过设计Mg空位含水机制[VMg+2H·]、Mg-Si反位含水机制[MgSi"+2H·]和Si空位含水机制[VSi""+4H·]3种含水机制,我们发现,[VMg"+2H·]含水机制在实验考虑的温压条件下的红外吸收谱均形成主峰,相比另外2种机制,反位机制[MgSi"+2H·]最不稳定,并且在0.2%下红外光谱十分微弱。随着压力增加,[VMg"+2H·]和[VSi""+4H·]含水机制的红外吸收谱频率的温度效应逐渐减弱,这一点与高温高压实验中发现的18.4 GPa下温度变化对含水林伍德石红外光谱的影响不明显的结论基本一致。

• 单位
  中国科学院地质与地球物理研究所; 矿床地球化学国家重点实验室; 苏州科技大学; 中国科学院地球化学研究所; 数理学院