| 摘要 | 第5-8页 |
| abstract | 第8-10页 |
| 第一章 绪论 | 第18-31页 |
| 1.1 地球内部物理特征 | 第19-27页 |
| 1.1.1 地球内部圈层结构 | 第19-22页 |
| 1.1.2 地幔中的水 | 第22-25页 |
| 1.1.3 下地幔波速异常 | 第25-27页 |
| 1.2 稳定同位素地球化学 | 第27-30页 |
| 1.2.1 同位素及同位素分馏 | 第27-28页 |
| 1.2.2 稳定同位素地球化学现状 | 第28-29页 |
| 1.2.3 稳定同位素平衡分馏系数计算 | 第29-30页 |
| 1.3 本文的结构 | 第30-31页 |
| 第二章 计算方法简介 | 第31-49页 |
| 2.1 密度泛函理论 | 第31-40页 |
| 2.1.1 薛定谔方程 | 第31-32页 |
| 2.1.2 玻恩-奥本海默(Bon-Oppenheimer)近似 | 第32-33页 |
| 2.1.3 Hatree-Fock近似 | 第33-35页 |
| 2.1.4 Hohenberg-Kohn定理 | 第35-36页 |
| 2.1.5 Kohn-Sham方程 | 第36-37页 |
| 2.1.6 交换关联泛函 | 第37-38页 |
| 2.1.7 赝势法 | 第38-40页 |
| 2.2 准简谐热弹性性质计算 | 第40-44页 |
| 2.2.1 弹性计算常规方法 | 第40-41页 |
| 2.2.2 格林爱森系数与应变的关系 | 第41-42页 |
| 2.2.3 高温弹性常数计算 | 第42-44页 |
| 2.3 配分系数计算 | 第44-46页 |
| 2.4 同位素平衡分馏系数计算 | 第46-49页 |
| 2.4.1 气体分子自由能 | 第46-47页 |
| 2.4.2 Urey公式 | 第47-49页 |
| 第三章 含水瓦兹利石高温高压下的弹性性质: 制约地幔橄榄石含量及过渡带顶部含水量 | 第49-75页 |
| 3.1 引言 | 第49-51页 |
| 3.2 计算过程 | 第51-53页 |
| 3.3 结果 | 第53-58页 |
| 3.3.1 含水瓦兹利石高温高压下的弹性性质 | 第53-56页 |
| 3.3.2 水对瓦兹利石弹性性质的影响 | 第56-58页 |
| 3.4 讨论 | 第58-74页 |
| 3.4.1 用于模拟410公里不连续界面的橄榄石和瓦兹利石弹性数据 | 第58-61页 |
| 3.4.2 全球地震学模型中的410公里不连续界面 | 第61页 |
| 3.4.3 矿物弹性模拟410公里不连续界面波速和密度跳变 | 第61-73页 |
| 3.4.4 地幔岩模型能否解释410公里不连续界面 | 第73-74页 |
| 3.5 结论 | 第74-75页 |
| 第四章 含水林伍德石高温高压下的弹性性质: 制约地幔过渡带底部含水量 | 第75-100页 |
| 4.1 引言 | 第75-77页 |
| 4.2 计算过程 | 第77-78页 |
| 4.3 结果 | 第78-89页 |
| 4.3.1 含水林伍德石的结构 | 第78-81页 |
| 4.3.2 含水林伍德石的弹性性质 | 第81-83页 |
| 4.3.3 不同取代机制形成的含水林伍德石之间的弹性、密度和波速差异 | 第83-85页 |
| 4.3.4 与实验结果比较 | 第85-89页 |
| 4.4 讨论 | 第89-98页 |
| 4.4.1 水对林伍德石弹性和波速的影响 | 第89-91页 |
| 4.4.2 水对地幔岩波速的影响 | 第91-93页 |
| 4.4.3 全球地幔过渡带底部含水量分布 | 第93-98页 |
| 4.5 结论 | 第98-100页 |
| 第五章 瓦兹利石和林伍德石之间的水配分系数: 对520公里不连续界面的影响 | 第100-117页 |
| 5.1 引言 | 第100-103页 |
| 5.2 计算方法 | 第103-105页 |
| 5.2.1 瓦兹利石和林伍德石含水机制 | 第103-104页 |
| 5.2.2 水配分系数 | 第104页 |
| 5.2.3 第一性原理计算过程 | 第104-105页 |
| 5.3 结果 | 第105-112页 |
| 5.3.1 含水瓦兹利石林伍德石优化后的结构 | 第105-109页 |
| 5.3.2 水对瓦兹利石-林伍德石相变的影响 | 第109-111页 |
| 5.3.3 瓦兹利石和林伍德石之间的水配分系数 | 第111-112页 |
| 5.4 讨论:对520公里不连续界面的启示 | 第112-115页 |
| 5.5 结论 | 第115-117页 |
| 第六章 俯冲洋壳高温高压下的波速和密度特征:理解下地幔波速异常的起源 | 第117-128页 |
| 6.1 引言 | 第117-119页 |
| 6.2 计算过程 | 第119-120页 |
| 6.3 结果与讨论 | 第120-126页 |
| 6.3.1 下地幔主要矿物的波速和密度 | 第120-122页 |
| 6.3.2 洋壳的波速和密度特征 | 第122-126页 |
| 6.4 结论 | 第126-128页 |
| 第七章 高温高压下刚玉的弹性性质:应用于镁铝榴石分解以及铝对布里奇曼石的弹性影响 | 第128-151页 |
| 7.1 引言 | 第128-130页 |
| 7.2 计算过程 | 第130页 |
| 7.3 结果 | 第130-142页 |
| 7.3.1 振动频率和热力学性质 | 第130-134页 |
| 7.3.2 刚玉的热弹性性质 | 第134-139页 |
| 7.3.3 刚玉的地震波波速和各向异性 | 第139-142页 |
| 7.4 讨论 | 第142-150页 |
| 7.4.1 镁铝榴石的稳定性 | 第142-144页 |
| 7.4.2 镁铝榴石分解引起的波速和密度跳变 | 第144-146页 |
| 7.4.3 铝含量对布里奇曼石的弹性和波速的影响 | 第146-150页 |
| 7.5 结论 | 第150-151页 |
| 第八章 第一性原理探究成分效应对碳酸盐之间的镁钙同位素平衡分馏的影响 | 第151-173页 |
| 8.1 引言 | 第151-153页 |
| 8.2 计算过程 | 第153-154页 |
| 8.3 结果 | 第154-166页 |
| 8.3.1 优化后的矿物结构 | 第154-160页 |
| 8.3.2 碳酸盐的平均Mg-O和Ca-O键长 | 第160-162页 |
| 8.3.3 同位素平衡分馏系数 | 第162-166页 |
| 8.4 讨论 | 第166-172页 |
| 8.4.1 成分效应对碳酸盐的平均Mg-O和Ca-O键长的影响 | 第166-167页 |
| 8.4.2 成分效应对同位素平衡分馏系数的影响 | 第167-170页 |
| 8.4.3 对理解碳酸盐的Mg、Ca同位素组成的启示 | 第170-172页 |
| 8.5 结论 | 第172-173页 |
| 第九章 钙浓度效应对斜方辉石和单斜辉石之间钙同位素平衡分馏的影响 | 第173-193页 |
| 9.1 引言 | 第173-175页 |
| 9.2 计算方法 | 第175-177页 |
| 9.3 结果 | 第177-186页 |
| 9.3.1 优化后的晶体结构 | 第177-180页 |
| 9.3.2 斜方辉石和单斜辉石的平均Ca-O键长 | 第180-183页 |
| 9.3.3 钙同位素平衡分馏系数 | 第183-186页 |
| 9.4 讨论 | 第186-192页 |
| 9.4.1 斜方辉石和单斜辉石中的钙浓度对其平均Ca-O键长的影响 | 第186-187页 |
| 9.4.2 钙同位素平衡分馏的浓度效应 | 第187-189页 |
| 9.4.3 理解天然样品中斜方辉石与单斜辉石间钙同位素分馏 | 第189-191页 |
| 9.4.4 斜方辉石-单斜辉石钙同位素温度计 | 第191-192页 |
| 9.5 结论 | 第192-193页 |
| 第十章 矿物间钛同位素平衡分馏系数及其对高温钛同位素地球化学的启示 | 第193-216页 |
| 10.1 引言 | 第193-195页 |
| 10.2 计算过程 | 第195-197页 |
| 10.3 结果 | 第197-208页 |
| 10.3.1 钛掺杂进入硅酸盐矿物晶格的取代机制 | 第197-198页 |
| 10.3.2 优化后的晶体结构 | 第198-203页 |
| 10.3.3 平均Ti-O键长 | 第203-206页 |
| 10.3.4 ~(49)Ti/~(47)Ti的简约配分函数比(10~3lnβ) | 第206-208页 |
| 10.4 讨论 | 第208-215页 |
| 10.4.1 控制~(49)Ti/~(47)Ti的β值的因素 | 第208-210页 |
| 10.4.2 矿物间钛同位素平衡分馏系数 | 第210-211页 |
| 10.4.3 对高温钛同位素地球化学的启示 | 第211-214页 |
| 10.4.4 钛同位素温度计 | 第214-215页 |
| 10.5 结论 | 第215-216页 |
| 第十—章 矿物与水溶液之间的镁同位素平衡分馏:基于第一性原理分子动力学模拟 | 第216-237页 |
| 11.1 引言 | 第216-218页 |
| 11.2 计算过程 | 第218-220页 |
| 11.2.1 质量相关平衡同位素分馏 | 第218-219页 |
| 11.2.2 第一性原理计算方法 | 第219-220页 |
| 11.2.2.1 第一性原理分子动力学模拟 | 第219-220页 |
| 11.2.2.2 声子振动频率计算 | 第220页 |
| 11.3 结果 | 第220-227页 |
| 11.3.1 碳酸盐矿物、水镁石、利蛇纹石以及水溶液Mg~(2+)的结构 | 第220-224页 |
| 11.3.2 ~(26)Mg/~(24)Mg的简约配分函数比 | 第224-227页 |
| 11.4 讨论 | 第227-236页 |
| 11.4.1 镁同位素平衡分馏的成分效应 | 第227-229页 |
| 11.4.2 镁同位素平衡分馏的控制因子 | 第229-230页 |
| 11.4.3 矿物与水溶液之间的镁同位素平衡分馏 | 第230-236页 |
| 11.4.3.1 白云石与水溶液之间的镁同位素平衡分馏 | 第231-232页 |
| 11.4.3.2 菱镁矿与水溶液之间的镁同位素平衡分馏 | 第232-234页 |
| 11.4.3.3 方解石与水溶液之间的镁同位素平衡分馏 | 第234页 |
| 11.4.3.4 文石与水溶液之间的镁同位素平衡分馏 | 第234-235页 |
| 11.4.3.5 水镁石/利蛇纹石与水溶液之间的镁同位素平衡分馏 | 第235-236页 |
| 11.5 结论 | 第236-237页 |
| 第十二章 总结与展望 | 第237-243页 |
| 12.1 总结 | 第237-241页 |
| 12.2 展望 | 第241-243页 |
| 参考文献 | 第243-275页 |
| 致谢 | 第275-277页 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究结果 | 第277-279页 |
