基于分子动力学模拟的NaCl-H2O体系状态方程研究及其在地球深部流体行为中的应用

《Geochemistry》：Molecular dynamics simulation and equation of state of the NaCl-H 2O system from 573 to 1573?K, 1 to 30 kbar, and 0 to 1?M fraction of NaCl

本文通过分子动力学（MD）模拟构建了NaCl-H2O体系在高温高压（573-1573?K、1-30?kbar）下的状态方程（EOS），突破了传统实验数据的压力限制。该模型可衍生热力学性质（如活度、电导率），为流体-岩石相互作用、地幔成矿等地球化学过程提供关键工具，显著拓展了深部地质流体的量化研究边界。

　　

亮点：基于MD与EOS的预测能力探讨

由于NaCl-H₂O流体广泛存在于多种地质环境中，且其热力学性质对解释地质过程中的物理化学机制至关重要，过去半个世纪已有超过40组PVTx或密度测量数据集被发表，并发展了十余个经验或半经验模型。然而，如图7所示，现有测量或模型普遍受限于压力范围，难以覆盖深部地壳和地幔条件。本研究通过分子动力学（MD）模拟与状态方程（EOS）的结合，成功预测了传统实验难以触及的高压高温区流体行为，为深部流体参与的地球化学过程（如成矿作用、板块俯冲脱水）提供了可靠的理论工具。

结论

本研究证实了非刚性RWK2势函数在宽泛PTx范围内模拟地质流体热力学性质的可靠性，所开发的NaCl-H₂O体系EOS覆盖了此前模型未及的温压区间（最高30?kbar、1573?K）。基于EOS衍生的活度与电导率模型，为深部流体研究提供了更简洁、精确的解决方案，有望推动地球化学和地球物理学的量化研究向更深部地域拓展。