【摘要】 CoCO3在至少56GPa和1200K的方解石型结构中是稳定的。

球钴矿(CoCO3)是一种著名的碳酸盐，长期以来被国际矿业协会认定为一种矿物。它是方解石型结构碳酸盐群的代表性矿物之一，因其令人印象深刻的洋红色而广为人知。球钴矿虽然相对稀少，但在钴镍红土矿床、含钴矿床或含铜热液矿床中经常被发现为次生相。球钴矿在环境条件下的大部分物理和光学性质已有明确定义，但我们对其性质和晶体结构随压力变化的知识仍然非常有限。到目前为止，只有一个研究的CoCO3高达8千兆帕。

 

菱镁矿(MgCO3)、方解石(CaCO3)、白云石[(Ca，Mg)CO3]和菱铁矿(FeCO3)是在高压和高温下研究得最好的碳酸盐矿物。虽然它们在环境条件下都表现出方解石型结构，但在地幔压力下表现出非常不同的行为。

 

为拓展对碳酸盐高压晶体化学的认识，我们研究了方解石和菱镁矿中分别含有正离子半径介于Ca2+和Mg2+之间的Co2+的球钴矿。合成了纯球钴矿的单晶，并在压力超过55gPa的金刚石砧槽中用拉曼光谱学和单晶XRD对它们进行了研究。根据单晶衍射数据，我们发现球钴矿的体积模数为128(2)gPa，K′=4.28(17)。

 

CoCO3在至少56GPa和1200K的方解石型结构中是稳定的。在57gPa和激光加热超过2000k时，CoCO3部分分解并形成CoO。与先前研究的碳酸盐相比，我们的结果表明，在较低的地幔条件下，如果掺杂的阳离子半径等于或小于Co2+半径(即0.745Å)，碳酸盐可以在方解石型结构中稳定存在。

 

1.Chariton, S., Cerantola, V., Ismailova, L. et al. The high-pressure behavior of spherocobaltite (CoCO3): a single crystal Raman spectroscopy and XRD study. Phys Chem Minerals 45, 59–68 (2018). https://doi.org/10.1007/s00269-017-0902-5

 

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