surface de la Terre grande quantité de carbone sous forme de calcite ou dolomite formations déposées, tels que les carbonates de plongée à l'intérieur de la plaque de masse, est une partie profonde de support important du cycle du carbone. En étudiant le diamant ultra-profonde de xénolites du manteau profond, il a été trouvé des preuves là où il y a encore plus de 700 kilomètres d'activités de carbonate. Comment les carbonates abaisser les conditions du manteau de la stabilité? Comment la réaction de décarburation se produit du carbonate dans des conditions de température et de pression élevées? Quelle est la relation entre le carbonate et le diamant ultra-profonde? Ce sont préoccupations à long terme, mais les questions scientifiques controversées.
Récemment, on a découvert qu'un complexe de carbonate de phase à haute pression. Le calcul de la minéralogie prédite, le carbonate de calcium et le carbonate de magnésium à haute pression composante en phase (métastable) plus de dix types différents, dans lequel le changement de carbonate de calcium sous forme cristalline est particulièrement riche en son aragonite de phase (aragonite) et de la phase aragonite après (POST entre -aragonite) peut être une nouvelle phase monoclinique stable est présent, et après la phase aragonite devrait également avoir une phase monoclinique à haute pression est stable, la récente série d'expériences de haute température et de pression ont confirmé ces nouvelle phase haute pression. Sur la base de ces nouveaux résultats, il est spéculé que le carbonate de calcium bas du manteau inférieur pourrait être en mesure de la décomposition « résister », fusion et réaction à la présence de la stabilité à long terme. Les nouvelles expériences de haute température et de pression ont montré que le carbonate de calcium, même dans un carbone - réaction de réduction du bas « de survie », il semble indiquer que plus le carbonate de calcium dans des conditions de haute pression aura une « forte vitalité » de l'oxyde de fer.
Le problème pour la stabilité du carbonate de calcium, Laboratoire clé de l'Institut de géologie et de géophysique, Académie des Sciences de Chine Professeur agrégé de la Terre et de physique planétaire Zhang Zhigang, chercheur Zhang Yigang et ses collaborateurs a réalisé une étude systématique. Ils utilisent des premiers principes de dynamique moléculaire et la masse de simulation de la dynamique de réseau, la courbe d'énergie libre de carbonate de calcium huit phases possibles et une haute pression avec des changements de température à l'état fondu et sous pression, en comparant la taille relative de l'énergie libre avec l'autre, pour donner nouveau diagramme de phase à haute température et à la pression de carbonate de calcium (Fig. 1). Le diagramme de phase est non seulement bien avec les résultats expérimentaux correspondent, mais explique aussi pourquoi un certain nombre d'expériences pour susciter la controverse, en même temps prédit également la sensibilité à la température de la phase aragonite sur la frontière.
Sur la base de ces résultats, ils calculent encore l'équilibre de la réaction de CaCO3 avec MgSiO3 (fig. 2). Les résultats ont montré que, en raison de l'effet provoqué par des changements de forme compression de cristaux de CaCO3, du carbonate de calcium à la température ambiante à environ 100GPa en effet stable (prédiction est cohérent avec les études antérieures) que le carbonate de magnésium, mais l'effet entropique à haute température va détruire la stabilité de CaCO3 . Au-dessus de 1500K, le manteau dans des conditions MgSiO3 toute CaCO3 aura tendance à réagir avec le MgCO3 généré.
Un autre ingrédient important pour la zone de subduction minérale SiO2, CaCO3 de « personne » Comment veut-il? À cet égard, les résultats du calcul précédent ne permettent pas de prédire que les deux réactions se produisent dans 200GPa moins, mais la Chine Université des sciences et de la technologie participation Professeur Zhang Zhigang bambou résultats des expériences récentes obtenues par l'équipe (Li et al., 2018) a montré que, au moins dans 60GPa moins, CaCO3 va générer CaSiO3 a été décarburée à environ 1500K. Sur la base de ce résultat expérimental, les relations énergétiques libres dans le présent document sur la Fig. 2 et en rapport avec les résultats expérimentaux précédents de SiO2 MgCO3, la réaction CaCO3 et SiO2 sera une limite extérieure de l'enveloppe jusqu'à ce que les conditions de pression de base (fig. 3). Les résultats ont montré que, CaCO3 forte tendance à entrer dans le silicate de Ca, même à des zones de subduction ultrafroides, CaCO3 et SiO2 dans la réaction de décarburation est susceptible de se produire encore, et le fond de l'enveloppe inférieure, la réaction génère même carbone élémentaire et de l'oxygène.
Les résultats de l'étude et les résultats liés au carbonate fondu prédécesseurs combinés (figure 4), l'équipe de recherche de CaCO3 dans les profondeurs du manteau ont « destin » une compréhension plus approfondie de:
(1) sur les conditions de stabilité manteau inférieur précédent CaCO3 inférence est re-face ou partielle: les silicates et la stabilité à température élevée sont fortement spoilers seulement dans les zones de subduction ultrafroides, et certains facteurs de causalité silicates isolés, ou parce que la réaction solide n'a pas vraiment équilibré, présence éventuelle de composants CaCO3.
(2) comprend un composant comprenant du CaCO3 carbonate étroitement lié au diamant ultra-profonde: zone de transition les plus manteau au-dessus des zones de subduction, ce qui est des composants de carbonate fondu et par une réduction relativement facile de l'enveloppe, par une réaction d'oxydo-réduction telle génération de diamant, et la zone de subduction ultrafroid ont échappé composant à carbonate fondu, le manteau inférieur se produit toujours facilement réaction de décarburation avec le silicate, le diamant sera généré à une pression suffisamment élevée.
Des recherches publiées dans le Journal of Geophysical Research: Solide Terre.
La figure température et pression élevées avec un carbonate de calcium Fig.
La figure 2 CaCO3 + MgSiO3 = CaSiO3 + MgCO3 réaction variation d'énergie libre (G > 0 indique que la composition de réaction est stable, sinon la composition du produit stable)
La figure 3 CaCO3 et SiO2 limite de réaction. Les résultats épais trait plein noir Li et al. (2018), le résultat de calcul de ligne brisée noire épaisse sur la base de l'extension, trois couleurs d'incubation subduction de la courbe de l'énergie géothermique typique
Destin CaCO34 Dans les conditions manteau profond figure. Dans lequel R2 à R4 est une chaîne de réacteurs de recherche impliqués, solidus Ca-Mg et de la courbe de fusion expérimental de Ca-K-Na de la composition de solution solide contenant CaCO3
