张毅刚
- 作品数：10 被引量：18H指数：1
- 供职机构：中国科学院地质与地球物理研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国科学院战略性先导科技专项中国科学院知识创新工程重要方向项目更多>>
- 相关领域：天文地球更多>>
- 地球外核动力学性质研究被引量：1
- 2000年
- 地球的外核处于地球2900-5100km深度之间,处于液态。而从5100-6371km处的内核为固态。 在整个地球演化过程中,地球外核起着极其重要的作用。首先,它是地球磁场的来源,通过外核液态铁的流体运动(Geodynamo),产生磁场。地球磁场与我们的日常生活密切相关,它能够保护我们不受宇宙带电粒子的侵袭,是进行航海的方向标。在建立板块构造学说过程中,地球磁场在大洋板块中留下的痕迹曾起了决定性作用。其次。
- 张毅刚
- 关键词：地球动力学性质
- 硅酸盐熔体和液态铁的两相模拟与核幔间的氧交换被引量：1
- 2022年
- 地球早期经历了很多撞击事件,其中与地月系统形成相关的大撞击甚至造成深达核幔边界的全球规模的岩浆洋,在此过程中的核幔分异基本确定了地幔与地核的物质组成,也决定了地球随后的演化路径.我们采用基于量子力学理论的第一性原理方法和机器学习技术,实现了硅酸盐熔体和液态铁的超大体系两相分子动力学模拟,获得了核幔边界条件下的两相平衡数据,为超深岩浆洋中的核幔分异过程提供了重要约束.基于本研究模拟结果和现有的高温高压实验数据,我们还建立了能够准确预测核幔间元素交换的平衡模型,利用该模型深入探讨了核幔间的氧交换问题,并分析了其与地球生长、大撞击和岩浆洋事件、地球早期磁场等争议问题之间的关系.
- 张志刚刘锦张毅刚刘锦
- 关键词：硅酸盐熔体铁合金
- 纯铁状态方程第一原理计算与外核密度亏损
- 2011年
- 本文利用第一原理计算了0K下铁磁性对铁状态方程的影响,计算了0K下纯铁的状态方程,通过与实验数据的比较,发现GGA更适合描述铁在高温高压下的状态方程。在此基础上,利用第一原理分子动力学方法模拟了外核条件下的液态铁,模拟温度从5000 K到7000 K,计算出内外核边界处的外核密度亏损值对应5000 K的熔化温度时是8.9%,7000 K时亏损值是7.0%。并且计算了整个外核压强范围内的密度亏损值,发现随着压强小幅度变化,核幔边界处的亏损值要略高于内外核边界处。
- 李开华张毅刚郭光军
- Fe-S体系高温高压状态方程与地球内核中的硫含量
- <正>自从Birch发现地核密度缺失以来[1],人们试图通过各种方法约束地核中轻元素的组成,但至今对此基础科学问题仍然存在很大的不确定性和争议,这主要受制于人们对铁及其合金在地核温度压力条件下性质的认识仍然非常不足[2]...
- 张志刚张毅刚
- 文献传递
- 钙长石成分熔体粘滞度和自扩散系数压力效应的分子动力学研究
- 2004年
- 用分子动力学方法,研究了1999 K下,压力由23 MPa上升到15183 MPa的过程中,CaAl_2Si_2O_8成分熔体的微观结构、剪切粘滞度和粒子自扩散系数的压力效应。在此基础上,探讨压力对剪切粘滞度与粒子自扩散系数之间关系的影响,并将它同微观结构的变化联系起来。结果表明,粒子自扩散系数的压力效应与熔体结构有很强的相关性;压力的挤压效应阻碍了粒子的扩散,而Si-O和Al-O 5次配位体的形成又加速了扩散过程,两种相反的作用相互抵消,造成的结果是在0～5 GPa范围内,Si^(4+),O^(2-)和Al^(3+)等网架形成粒子的自扩散系数随压力变化不明显;当压力继续增大时,挤压效应占了主导,导致自扩散系数值快速减小。Ca^(2+)作为网架修饰粒子,自扩散系数随压力升高单调下降。压力小于5 GPa时,粒子自扩散系数的大小关系是:D_(Ca)>D_(Al)>D_O>D_(Si)。系统粘滞度随压力的变化与熔体中BO的含量密切相关:BO含量小于域值时,一定范围内BO含量的变化不会对粘滞度产生很大的影响,超过域值,BO含量的微小增加会导致粘滞度值迅速增大。有效应用Eyring方程的关键是方程中粒子跳跃距离的确定,本研究发现,Si^(4+)和O^(2-)的跳跃距离可以通过系统中非桥氧的百分含量来获得。这一发现使得我们能够利用系统中NBO的含量。
- 赵亚娟张毅刚郭光军Keith REFSON
- 关键词：自扩散系数
- 外核液态铁粘滞度的分子动力学研究
- 2000年
- 地球外核液态铁的不断流动造成了地球磁场 ,决定这一流动的基本性质之一是剪切粘滞度。研究外核液态铁的剪切粘滞度对认识地球磁场的运转机制具有非常重要的意义。地震波和大地测量研究表明地球内部除了剪切衰减外 ,还具有体积衰减。研究外核液态铁的体粘滞度对认识地球内部非弹性性质具有重要意义。由于外核所处的温度和压力状态 ,目前还无法从实验的角度对外核的粘滞度进行测量 ,因此必须采用实际观测和理论模拟计算相结合的方法。在考察了地球外核的主要成分和所处的温压状态后 ,简要介绍了研究外核的一种有效的理论方法———分子动力学。在此基础上 ,重点评述了国际上对外核液态铁剪切粘滞度和体粘滞度的研究现状。在剪切粘滞度方面 ,理论计算值位于实际地球观测值区间的下限。在体粘滞度方面 ,理论计算与实际地球观测之间均存在巨大的差别。这一巨大差异的解决将加深人们对地球内部非弹性性质的认识。
- 张毅刚
- 关键词：分子动力学地球磁场
- NaAlSi_3O_8熔体粒子扩散行为压力效应的分子动力学研究
- 2004年
- 为了研究压力对钠长石成分熔体粒子微观扩散行为的影响,本文用分子动力学方法,探讨了2001.5K温度下,压力由50MPa上升到19862 MPa的过程中,熔体的微观结构、粒子自扩散系数随压力的变化规律。研究表明,在升压过程中,低次配位体^(|4|)Al和^(|4|)Si向5次和6次配位体转变,^(|5|)Al的含量在15 GPa达到极大值,而^(|5|)Si含量的极大值在20 GPa仍未出现。Na的自扩散系数随压力升高单调下降,Al、Si和O的自扩散系数随压力升高先增后减,在8～10GPa左右达到极大值,网架形成粒子自扩散系数的极大值与^(|4|)Al和^(|4|)Si含量的极大值对应的压力点不一致。所有粒子的自扩散系数与它们与0之间键的寿命呈线性负相关。
- 赵亚娟张毅刚郭光军Keith REFSON
- 关键词：分子动力学自扩散系数压力效应
- Fe-S体系高温高压状态方程与地球内核中的硫含量
- ＜正＞自从Birch发现地核密度缺失以来[1],人们试图通过各种方法约束地核中轻元素的组成,但至今对此基础科学问题仍然存在很大的不确定性和争议,这主要受制于人们对铁及其合金在地核温度压力条件下性质的认识仍然非常不足[2]...
- 张志刚张毅刚
- 锆石微量元素的理论基础及其应用研究进展被引量：16
- 2021年
- 锆石是地质学研究中最重要的副矿物,其分布广泛、物理、化学性质稳定,记录了结晶时的年龄、温度、氧逸度以及O-Hf-Si-Zr-Li等多元同位素和微量元素信息,被广泛运用于地球科学的研究中。近年来,随着分析技术的发展,研究者在获取锆石年龄的同时也获取了大量锆石微量元素数据,这些数据的积累推动着研究者对锆石微量元素理论研究的不断深入,并取得了一系列重要进展,如发现锆石微量元素组成受锆石本身的晶格特点主导,符合晶格应变模型和类质同象替代机制;发现锆石微量元素组成受到熔体成分演化影响,锆石结晶时的熔体微量元素组成往往不等同于全岩;发现锆石内部的微量元素不均一特征(矿物包裹体、热点、蜕晶化作用等)可能会严重影响锆石的微量元素组成,继而建立了"干净锆石"的判别指标和筛选机制。此外,锆石微量元素的应用研究也取得了长足进展,研究者们不断尝试通过各类锆石微量元素指标、图解、分配系数,识别母岩浆物理化学性质、反演母岩浆组成,大大推动了锆石微量元素在示踪岩浆源区和岩浆过程中的应用。然而,由于锆石微量元素组成受控于多种因素,使得锆石微量元素在实际应用当中常常面临着多解性问题、重叠问题和分配系数的选择问题,在一定程度上影响了锆石微量元素应用研究的可靠性。未来的锆石微量元素研究将不满足于使用传统的低维指标和图解以及分配系数,而将在充分吸收传统方法精华的基础上,从海量数据与更高的维度中寻找元素之间相关性,基于热力学定律揭示新原理,基于更高空间分辨率揭示动力学因素的影响,从数据驱动和理论驱动的全新视角下深入揭示隐藏在锆石微量元素中的信息。
- 邹心宇蒋济莲秦克章张毅刚张毅刚李献华
- 关键词：锆石微量元素地质应用
- Fe-S体系高温高压状态方程与地球内核中的硫含量
- 本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，对hcp-Fe, fcc-Fe, Fe3S, FeS以及FeS2等端元组分进行了大规模晶格动力学和分了动力学计算。通过与大量已有实验数据比较，我们发现:如果选择广义梯度近似(G...
- 张志刚张毅刚
- 关键词：地球内核硫含量
- 文献传递
