地空学院倪怀玮教授在Reviews of Geophysics发表硅酸盐熔体迁移性质研究

中国科学技术大学地球和空间科学学院倪怀玮教授等应邀在《地球物理论评》(Reviews of Geophysics)上发表长篇论文，系统介绍了硅酸盐熔体迁移性质方面的研究进展。Reviews of Geophysics是国际地球科学领域影响因子最高的期刊（2014年影响因子为14.8），每年只发表20篇左右经过严格同行评议的特约综述论文，作者均为在某一重要研究方向上受到国际学术界广泛认可的权威专家。

岩浆的液相部分就是硅酸盐熔体，它在地球、其他类地行星和月球形成和演化的岩石学和动力学过程中发挥了关键作用。早期地球上的岩浆海很可能促成了金属成分地核与硅酸盐成分地幔之间的分离。在现在的地球上，大洋中脊下面地幔的熔融不断形成新的洋壳，老的大洋板片的俯冲又导致弧岩浆作用和新的大陆地壳形成。发散和汇聚板块边界是硅酸盐熔体产生的主要场所，地球内部多处层圈边界也均可能发生熔融现象。硅酸盐熔体是固体地球内部物质和能量迁移的优良载体，它的迁移性质对于认识和理解与地壳和地幔熔融相关的地质过程具有重要意义。

在仔细分析大量高温高压实验和分子动力学计算研究结果的基础上，倪怀玮教授等的论文系统概括了包括扩散系数、黏度、电导率和热传导系数在内的硅酸盐熔体迁移性质随温度、压强、熔体成分和氧逸度等物理化学条件变化的规律，并从原子尺度上作出了合理的解释。作者提出硅酸盐熔体的元素扩散系数可以根据其主要由离子自身性质或外部物理化学条件控制而分为内在扩散系数和外在扩散系数，并以此为基础阐明了扩散系数、黏度和电导率之间多层次的密切联系。在常规温度和压强条件下，各种离子在硅酸盐熔体结构中扮演不同的角色，活动性也存在显著差别，但其差异幅度随着温度和压强的上升而削减。快慢不一的各种迁移过程的耦合程度也随之逐渐增大，在足够高的温压条件下趋向统一的迁移速率和机制。作者指出，准确认识原子之间的相互作用和熔体的微观结构是构建高精度、适用广的多组分熔体迁移性质模型的关键，第一性原理分子动力学计算有望在硅酸盐熔体迁移性质研究方面发挥越来越重要的作用。

这项工作由中国科大地空学院的倪怀玮教授与南京大学的惠鹤九教授、德国拜罗伊特大学的GerdSteinle-Neumann教授合作完成，受到国家自然科学基金委、教育部111引智计划、中央高校基本科研业务费专项资金资助。

论文链接：<span style="background-color:#FFFFFF;font-family:" font-size:11pt;"="">http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2015RG000485/full