高温高压下液态Fe-8.6 wt%Si的声速和密度:富Si地核的证明

在前人的研究基础上,我们建立了新的热力学模型来计算高温高压下液态Fe和Fe-8.6 wt%Si(简称Fe-8.6Si)的状态方程(EOS)和纵波声速(VP).计算结果与静高压和动高压实验测量的EOS和VP一致.在外地核环境下,液态Fe-8.6 Si的EOS和VP同时与外地核的地震波数据一致.如果Si是外地核中唯一的轻元素,其含量不超过7.6~8.6 wt%.

高温高压下液态铁的状态方程

基于高温高压下面心立方(FCC)铁的状态方程和熔化温度实验数据,建立了热力学模型计算FCC铁、固-液混合相、液态铁在高温高压下的状态方程.在相同密度和温度下,计算的FCC铁、固-液混合铁、液态铁的压强与实验测量结果较为一致,且计算结果与实验结果平均偏差分别为-1.61 GPa、1.05 GPa、-0.05 GPa.在0~100 GPa压强范围内,当铁完全发生熔化时,随着压强的增大其密度变化由-7.5%下降至2.7%.