硅酸盐熔体中的二氧化碳：分子动力学模拟研究
统计力学
2015-05-27 v1 化学物理
摘要
地球中碳的分布、循环和储存对于理解深部地球与近地表储库之间的全球碳循环至关重要。洋中脊处CO2的脱气可能提供源区信息，但CO2在拉斑玄武岩中的溶解度极低，导致几乎所有洋中脊玄武岩玻璃在接近洋底时，在浅部释放其富含CO2的挥发分。因此，它们的CO2含量主要代表喷发时的压力，而非源区。最近的岩石学研究表明，上地幔深部碳酸盐的存在通过诱导在更低温度下发生初始熔融，对碳酸盐化硅酸盐的固相线产生重大影响。因此，深部富碳熔体的作用现在成为解释CO2从源区输送到地表的一个可信场景。在过去三十年中，许多研究致力于测量CO2在不同成分硅酸盐熔体中的溶解度。但由于实验困难，这些研究通常局限于低至中等压力（约20 kbar以下）。通过进行一系列分子动力学模拟，其中超临界CO2相与不同成分（从长英质到超基性）的硅酸盐熔体在不同温度（1473-2273K）和压力（20-150 kbar）下接触，我们能够评估CO2的溶解度、分子和碳酸盐物种的丰度、它们在熔体中的扩散率以及局部结构。我们表明，这种分子模拟是更好地理解深部岩浆中CO2行为的有用理论指导。
引用
@article{arxiv.1101.3944,
title = {Carbon dioxide in silicate melts: A molecular dynamics simulation study},
author = {B. Guillot and N. Sator},
journal= {arXiv preprint arXiv:1101.3944},
year = {2015}
}
备注
109 pages, 14 figures. To be published in Geochimica et Cosmochimica Acta