黄铁矿型(Fe,Mg)O_(2)H晶体到超离子态相变

地球深部的致密含水矿物可能以超离子态形式存在,其物理化学性质须重点考量。前人研究的黄铁矿型FeO_(2)H从有序晶体向超离子态转变时,H离子突破羟基束缚,在固态晶格中自由移动。然而,FeO_(2)H仅在地球深部少量存在,不能代表下地幔的组成。本文的研究体系为包含Mg在内的黄铁矿型(Fe,Mg)O_(2)H,它在下地幔深部的温压条件下通过铁方镁石和水的反应生成。通过第一性原理计算发现,它在高于80 GPa和1750 K时发生超离子态相变。超离子态(Mg,Fe)O_(2)H的转变条件与FeO_(2)H类似,但在低温区具有更高的质子扩散系数,因此更可能导致深部电导率异常。(Fe,Mg)O_(2)H比FeO_(2)H在下地幔的分布更为广泛,其物理、化学特征有助于示踪地球深部的水循环。