量子地球化学的研究进展和发展展望

doi:10.11867/j.issn.1001-8166.1997.02.0111

地球科学进展 ›› 1997, Vol. 12 ›› Issue (2): 111 -117. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.1997.02.0111

学科发展与研究下一篇

量子地球化学的研究进展和发展展望

龚荣洲，岑况

中国地质大学武汉 430074

收稿日期:1996-07-25 修回日期:1996-10-25 出版日期:1997-04-01
通讯作者: 龚荣洲,男,1963年12月出生,讲师,研究方向为量子地球化学。
基金资助:
地矿部“八五”重大基础科研项目“岩浆期后成矿作用动力学”(项目编号:8502216)和国家自然科学基金重点项目“典型成矿区带的成矿作用动力学及其时空结构”(项目编号:49633120)”资助。

QUANTUM GEOCHEMISTRY:ART OF THE STATE,PROGRESSES AND PROSPECTS

GONG Rongzhou, CEN Kuang

China University of Geosciences,Wuhan 430074

Received:1996-07-25 Revised:1996-10-25 Online:1997-04-01 Published:1997-04-01

下载PDF ( 907 )

量子地球化学是应用量子力学理论研究地球物质的结构物理与结构化学的一个新理论。综述了量子地球化学理论建立以来,在矿物的结构、地球化学特征,乃至地球科学中的研究方面的最新进展,揭示了矿物中的元素分配与晶体结构等量子地球化学的研究核心,以及矿物的表面和内部电子结构、元素的分配及其动力学机制,显示量子地球化学在地球科学理论和应用领域有极广阔的前景。

关键词: 量子地球化学, 矿物学, 量子化学, 固体物理, 数值模拟, 地下水, 深层岩溶

Quantum geochemistry can be defined as quantum-mechanical methods applied to study structural physics and structural chemistry of geological materials.The paper tentatively discusses the art of the state,progresses and prospects of quantum geochemistry.It applies modern elctronic structure models and concepts to describe the distribution of elements in the geochemical spheres,electronic structures,physical properties,mineral surface
properties,and dynamic system of the factors controlling stabilities.It is quite difficult to study these problems experimentally,while quantum mechanical calculations may have great advantage in evaluating such quantities in high-pressure and-temperature solids,in melts and solutions of mineralogical and geochemical species.

Key words: Quantum geochemistry,Mineralogy, Quantum chemistry, Solid-state quantum physics.

中图分类号:

P573/P591

1 Goldschmidt V M.The principles of distribution of chemical elements in minerals and rocks.J Chem Soc Lond,1937,655-673.
2 Ringword A E.The principles governing trace element distribution during magmatic crystallization.Geochim Cosmochim Acta,1955,7:189-202.
3 Burns R G.Mineralogical Applications of Crystal Field Theory.2nd ed.New York:Cambridge,1993.
4 Orgel L E.An Introduction to Transition Metal Chemistry;Ligand Field Theory.London:Methuen,1966.
5 Tossell J A,Vaughan D J.Theoretical Geochemistry: Application of Quantum Mechanics in the Earth and Mineral Sciences.New York: Oxford,1992.
6 徐昕,王南钦,吕鑫,等.量子化学的研究现状、发展趋势与展望.化学进展,1996,8(1):30-42.
7 Sherman D M.Molecular orbital (SCF-X α SW)theory of metal-metal charge transfer processes in minerals,ⅠApplication to Fe²⁺→Ti³⁺charge transfer and“electron delocalization”in mixed-valence iron oxides and silicates,ⅡApplication to Fe²⁺→Ti³⁺charge transfer in oxides and silicates. Phys Chem Minerals,1987,14:355-367.
8 李明,曹阳.适于微机使用的EHMO晶体轨道程序及其在超导体研究中的应用.计算机与应用化学,1995,12(2):137-140.
9 袁万明.硅酸盐熔体结构与某些地质特征的关系.岩石学报,1994,10(3):301-310.
10 Jensen W B.The Lewis Acid-Base Concepts:An Overview.New York:Wiley,1980.
11 Burns P C,Hawthorne F C.Mixed-ligand Cu²⁺ Φ₆octahedra in minerals:observed stereochemistry and Hartree-Fock calculations. Can Mineral,1995,33:1177-1188.
12 於崇文.成矿作用动力学:理论体系和方法论.地学前缘,1994,1(3～4):54-82.
13 Xiao Y,Lasaga A C.Applications of ab initio quantum mechanical potential surfaces to mineral physics calculations.Mineral Mag,1994,58A:992-993.
14 Duke C B.Structural chemistry of the cleavage faces of compound semiconductors. J Vac Sci Technol,1983,B1:732-735.
15 Harrison W.Electronic Structure and the Properties of Solids.San Francisco:W H Freeman &Co,1980.
16 Price G D, Parker S C.Computer simulations of the structural and physical properties of the divine and spinel polymorphs of Mg₂SiO₄.Phys Chem Mineral,1984,10:209-216.
17 Moruzzi V L,Williams A R,Janak J F.Local density theory of metallic cohesion.Phys Rev,1977,B15:2854-2857.
18 Bukowinski M S T,Knopoff L.Electronic transition in iron and properties of the core.Geophys Res Lett,1976,3:45-48.
19 Boness D A,Brown J M.The electronic band structure of iron,sulfur and oxygen at high pressure and the earth′s core.J Geophys Res,1990,95B:21712-21730.
20 Sherman D M.Chemical bonding and the incorporation of potassium into the earth′s core.Geophys Res Lett,1990,17:693-696.

[1]	李欣泽, 金会军, 吴青柏, 魏彦京, 温智. 北极多年冻土区埋地输气管道周边温度场数值分析[J]. 地球科学进展, 2021, 36(1): 69-82.
[2]	董治宝,吕萍,李超. 火星风沙地貌研究方法[J]. 地球科学进展, 2020, 35(8): 771-788.
[3]	李琼,王姣姣,潘保田. 构造和降水对祁连山北麓冲积扇演化影响的数值模拟研究[J]. 地球科学进展, 2020, 35(6): 607-617.
[4]	涂梦昭,刘志锋,何春阳,任强,卢文路. 基于 GRACE卫星数据的中国地下水储量监测进展[J]. 地球科学进展, 2020, 35(6): 643-656.
[5]	黄婉彬,鄢春华,张晓楠,邱国玉. 城市化对地下水水量、水质与水热变化的影响及其对策分析[J]. 地球科学进展, 2020, 35(5): 497-512.
[6]	王蓉, 张强, 岳平, 黄倩. 大气边界层数值模拟研究与未来展望[J]. 地球科学进展, 2020, 35(4): 331-349.
[7]	王冰笛, 李清泉, 沈新勇, 董李丽, 汪方, 王涛, 梁信忠. 区域气候模式 CWRF对东亚冬季风气候特征的模拟[J]. 地球科学进展, 2020, 35(3): 319-330.
[8]	曹天正, 韩冬梅, 宋献方, 刘伟, 杜荻. 滨海地区地表水—地下水相互作用研究进展的文献计量分析[J]. 地球科学进展, 2020, 35(2): 154-166.
[9]	王坚红,张萌,任淑媛,王兴,苗春生. 太行山脉地形坡度对下山锋面气旋暴雨影响模拟研究[J]. 地球科学进展, 2019, 34(7): 717-730.
[10]	王思佳,刘鹄,赵文智,李中恺. 干旱、半干旱区地下水可持续性研究评述[J]. 地球科学进展, 2019, 34(2): 210-223.
[11]	张晨,王清,赵建民. 海洋微塑料输运的数值模拟研究进展[J]. 地球科学进展, 2019, 34(1): 72-83.
[12]	王世红, 赵一丁, 尹训强, 乔方利. 全球海洋再分析产品的研究现状[J]. 地球科学进展, 2018, 33(8): 794-807.
[13]	王文科, 宫程程, 张在勇, 陈立. 旱区地下水文与生态效应研究现状与展望[J]. 地球科学进展, 2018, 33(7): 702-718.
[14]	刘鹄, 赵文智, 李中恺. 地下水依赖型生态系统生态水文研究进展[J]. 地球科学进展, 2018, 33(7): 741-750.
[15]	赵文智, 周宏, 刘鹄. 干旱区包气带土壤水分运移及其对地下水补给研究进展[J]. 地球科学进展, 2017, 32(9): 908-918.

阅读次数

全文

摘要