地球下半球 CaSiO3 的热力学性质
材料科学
2026-02-05 v2 地球物理
摘要
地球下半球的条件为 24-127 GPa 的压力和 1900-2600 K 的温度，仍不可直接观测。在本工作中，我们通过第一性原理研究了 CaSiO3 的稳定性、相图、弹性性能和热导率。值得注意的是，由于采用了随机自洽谐近似 (SSCHA)，我们的模拟能够完整捕捉到下半球极端温度和压力下的离子无谐振动。我们表明，CaSiO3 的立方相在下半球的热力学条件下为稳定态。立方相与四方相之间的相边界为一级相变，且随温度从 300 K 线性上升到 1000 K，压力范围从 12 GPa 到 100 GPa。考虑温度重正化声子色散后，我们评估了声速随深度的变化。我们的结果淡化了关于四方相 CaSiO3 横向声速中八面体旋转作用的影响，这在过去被用于解释理论与实验之间的差异。采用 Wigner 形式推导的晶格热导率显示，粒子类输运占主导，因而即使在存在强烈离子无谐性的系统中，也可以使用标准玻尔兹曼输运方程。
引用
@article{arxiv.2411.18489,
title = {The thermodynamics of CaSiO3 in Earth's lower mantle},
author = {Yongjoong Shin and Enrico Di Lucente and Nicola Marzari and Lorenzo Monacelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.18489},
year = {2026}
}
备注
Main text: 7 pages, 4 figures. Supplemetary information: 4 pages, 3 figures