【摘 要】
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地核的热导率和电导率是重要的地球物理学参量。热导率决定了地核向外传导热量的速度,从而影响了地球内核的年龄以及地核和地幔的热演化。鉴于碳元素在太阳系以及碳质球粒陨石中的丰度,以及铁碳合金和铁碳化合物展现出的高温高压稳定性和声速特性,地核中被认为有碳存在。我们采用范德堡四电极法探究了铁碳合金和铁碳化合物在高压下的电导率和热导率。在高压下碳元素展现出极强的合金效应,可以很大程度地提高铁合金的电阻率从而降
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地核的热导率和电导率是重要的地球物理学参量。热导率决定了地核向外传导热量的速度,从而影响了地球内核的年龄以及地核和地幔的热演化。鉴于碳元素在太阳系以及碳质球粒陨石中的丰度,以及铁碳合金和铁碳化合物展现出的高温高压稳定性和声速特性,地核中被认为有碳存在。我们采用范德堡四电极法探究了铁碳合金和铁碳化合物在高压下的电导率和热导率。在高压下碳元素展现出极强的合金效应,可以很大程度地提高铁合金的电阻率从而降低热导率,而具有合金化学序化的铁碳化合物却表现出异常低的电阻率。根据沿地核温度梯度构建的高温高压模型,在核幔边界条件下,含有8.4wt%碳的铁碳合金的热导率为38Wmn-1K-1,根据这一热导率计算得出的核幔边界传导热通量为6 TW。这一结果支持地球内核形成于较早的时期。而在内外核边界,由于构成地核的成分从无序的液态合金突变为有序的固态物质,电导率和热导率会在这一边界发生约为2.3倍的跳变。这使得地球内核最顶部的热导率高达198Wm-1K-1,这一高值说明地球内核不会发生热对流。
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