辉石结构与相变的第一性原理研究

利用第一性原理方法研究了Mg端员辉石(MgSiO3)低压相(Pbca、P2_1/c)和高压相(C2/c、P2_1ca)在不同压力下(0~30GPa)的结构。首先计算得到了不同压力下各相的晶胞体积,并由状态方程拟合得到了体积模量,结果显示在零温零压条件下Pbca和P2_1/c(低压单斜相)的体积模量相近,C2/c的体积模量最大(比Pbca的大3%),而P2_1ca作为高压相其体积模量却比Pbca小很多。其次分析了Mg端员辉石3个轴向的压缩性,发现C2/c相的c轴比a轴难压缩,与前人研究的透辉石(MgCaSi2O6)的表现相反。P2_1/c、C2/c、P2_1ca的链角随着压力的增大而减小;Pbca其中一种链角的变化趋势和其他3个相一样,而另一种链角先随着压力的增大而减小,在达到7GPa后开始增大,可能表示相的不稳定或开始相变。最后通过研究不同相之间的焓值差,讨论了Mg端员辉石在低温高压下可能存在的相变情况。