固体地球物理研究生学术报告第十期（二）

Si,O作为地球内部丰度极大的两类元素，其二元化合物二氧化硅的高温高压性质对我们认识地球内部的物质组成，圈层结构以及动力学过程有着至关重要的作用。在经典的地幔岩模型中，下地幔主要由钙钙钛矿，铁方镁石，布里奇曼石以及D“层可能存在的后钙钛矿存在，并不存在自由的二氧化硅，但是大量研究表明俯冲板块可以俯冲到下地幔乃至核幔边界处，其含有的MORB成分会为下地幔带来大量的二氧化硅。此外，最新的研究发现随着地球内部温度的冷却，Si,O在地核的溶解度逐渐降低，会以二氧化硅的形式从地核中析出；还有的研究还发现富铁的布里奇曼石在下地幔条件下不稳定，会分解为铁方镁石和石英；并且在全球范围内，二氧化硅广泛存在于发现的下地幔超深钻石包裹体中，平均丰度可达8.4%。在下地幔顶部条件下，二氧化硅存在形式主要为斯石英，在1600-1900 km附近相变为CaCl2型石英，并随着深度进一步增加，在下地幔底部进一步相变为PbO2型石英（seifertite）。由于seifertite的存在需要的较高的压强，目前实验有关其弹性波速性质还存在着空缺，而理论计算的结果也十分有限。所以本研究基于密度泛函理论计算，采用Wu and Wentzcovitch (2011)提出的弹性计算方法，通过第一性原理计算了高温高压条件下的seifertite的弹性性质。我们计算得到了与实验数据非常吻合的状态方程。并且得到的seifertite的波速相对于周围地幔的波速更快。最后， CaCl2型石英到seifertite的相变会产生负的横波波速跳变，可能可以解释D“层地区观测到的负的波速不连续面。