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首页> 外文期刊>Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America >New host for carbon in the deep Earth
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New host for carbon in the deep Earth

机译：地球深处碳的新宿主

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摘要

The global geochemical carbon cycle involves exchanges between the Earth's interior and the surface. Carbon is recycled into the mantle via subduction mainly as carbonates and is released to the atmosphere via volcanism mostly as CO_2. The stability of carbonates versus decarbonation and melting is therefore of great interest for understanding the global carbon cycle. For all these reasons, the thermodynamic properties and phase diagrams of these minerals are needed up to core mantle boundary conditions. However, the nature of C-bearing minerals at these conditions remains unclear. Here we show the existence of a new Mg-Fe carbon-bearing compound at depths greater than 1,800 km. Its structure, based on three-membered rings of corner-sharing (CO_4)~(4~) tetrahedra, is in close agreement with predictions by first principles quantum calculations [Oganov AR, et al. (2008) Novel high-pressure structures of MgCO_3, CaCO_3 and CO_2 and their role in Earth's lower mantle. Earth Planet Sci Lett 273:38-47]. This high-pressure polymorph of carbonates concentrates a large amount of Fe~(lll) as a result of intracrystalline reaction between Fe~(ll) and (CO_3)~(2~) groups schematically written as 4FeO + CO_2→<2Fe_2O_3 + C. This results in an assemblage of the new high-pressure phase, magnetite and nano-diamonds.
机译：全球地球化学碳循环涉及地球内部和表面之间的交换。碳主要通过碳酸盐的俯冲作用被循环到地幔中，并通过火山作用释放到大气中，主要是以CO_2的形式发生。因此，碳酸盐相对于脱碳和熔融的稳定性对于理解全球碳循环具有重大意义。由于所有这些原因，需要这些矿物的热力学性质和相图，直到核心地幔边界条件。然而，在这些条件下含碳矿物的性质仍不清楚。在这里，我们显示了深度大于1,800 km的新型Mg-Fe含碳化合物的存在。它的结构基于角共享（CO_4）〜（4〜）四面体的三元环，与第一原理量子计算的预测非常吻合[Oganov AR等。 （2008）MgCO_3，CaCO_3和CO_2的新型高压结构及其在地球下地幔中的作用。地球行星科学通讯273：38-47]。由于Fe〜（II）与（CO_3）〜（2〜）基团之间的晶内反应，这种碳酸盐的高压多晶型物浓缩了大量的Fe〜（III），示意表示为4FeO + CO_2→<2Fe_2O_3 + C这导致了新的高压相，磁铁矿和纳米金刚石的组合。

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  • 来源
  • 作者

    Eglantine Boulard; Alexandre Gloter; Alexandre Corgne; Daniele Antonangeli; Anne-Line Auzende; Jean-Philippe Perrillat; Franqois Guyot; Guillaume Fiquet;

  • 作者单位

    Institut de Mineralogie et de Physique des Milieux Condenses, Institut de Physique du Globe de Paris, Universite Pierre et Marie Curie, Unite Mixte deRecherche (UMR) Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) 7590, Universite Paris Diderot, 4 place Jussieu, 75005 Paris, France;

    Laboratoire dePhysique des Solides, Universite Paris Sud 11, CNRS UMR 8502, F-91405 Orsay, France;

    Institut de Mineralogie et de Physique des Milieux Condenses, Institut de Physique du Globe de Paris, Universite Pierre et Marie Curie, Unite Mixte deRecherche (UMR) Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) 7590, Universite Paris Diderot, 4 place Jussieu, 75005 Paris, France,lnstitut de Recherche en Astrophysique et Planetologie,UMR 5277 Universite de Toulouse—CNRS, 14 avenue Edouard Belin, 31400 Toulouse, France;

    Institut de Mineralogie et de Physique des Milieux Condenses, Institut de Physique du Globe de Paris, Universite Pierre et Marie Curie, Unite Mixte deRecherche (UMR) Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) 7590, Universite Paris Diderot, 4 place Jussieu, 75005 Paris, France;

    Institut de Mineralogie et de Physique des Milieux Condenses, Institut de Physique du Globe de Paris, Universite Pierre et Marie Curie, Unite Mixte deRecherche (UMR) Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) 7590, Universite Paris Diderot, 4 place Jussieu, 75005 Paris, France;

    European Synchrotron Radiation Facility, B.P. 220,38043 Grenoble cedex, France,Universite Claude Bernard Lyon 1, Laboratoire de Sciences de la Terre, UMR 5570 CNRS, 2 rue Raphael Dubois,69622 Villeurbanne, France;

    Institut de Mineralogie et de Physique des Milieux Condenses, Institut de Physique du Globe de Paris, Universite Pierre et Marie Curie, Unite Mixte deRecherche (UMR) Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) 7590, Universite Paris Diderot, 4 place Jussieu, 75005 Paris, France;

    Institut de Mineralogie et de Physique des Milieux Condenses, Institut de Physique du Globe de Paris, Universite Pierre et Marie Curie, Unite Mixte deRecherche (UMR) Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) 7590, Universite Paris Diderot, 4 place Jussieu, 75005 Paris, France;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    diamond; earth mantle; phase transition; experimental petrology redox interaction;

    机译：金刚石;地幔;相变;实验岩石学氧化还原相互作用;

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