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卡西欧3.金刚石中的钙钛矿表明海洋地壳向下地幔的再循环作用

自然体积555，页面237 - 241 (2018)引用本文

主题

摘要

实验室实验和地震学数据已经为地幔深层最丰富的矿物创造了清晰的理论图景。在“超深层”钻石中发现的这些矿物——形成于下地幔200到1000公里之间——已经部分证实了这一情况1，2，3.，4，5。一个值得注意的例外是高压钙钛矿结构的硅酸钙(卡西欧3.)．这种矿物预计是地球上第四丰富的，但此前在自然界中从未发现过。它是钙的主要寄主，并且由于其可容纳的晶体结构，它是过渡区和下地幔中产热元素(钾、铀和钍)的主要汇，因此确定其存在是至关重要的。在这里，我们报告了卡西欧钙钛矿结构的多态性的发现3.一颗来自南非卡利南金伯利岩的钻石该矿物与约6%的钛酸钙(CaTiO3.)．该包裹体的富钛成分表明，其主体成分与玄武质海洋地壳俯冲到相当于最上层下地幔深处的压力相一致。周围钻石相对“重”的碳同位素组成，以及原始的高压卡西欧3.构造，为海洋地壳和表层碳循环到下地幔深处提供了证据。

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图1:含有Ca-Pv包体的金刚石阴极发光图像和碳同位素组成。
图2:Ca-Pv包体的后向散射电子图像和能量色散x射线能谱元素图。
图3:x射线衍射数据和拉曼光谱结果的Ewald投影。
图4:金刚石中Ca-Pv包合物的EBSD图像。

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下载参考

确认

我们感谢M. Regier对论文的校对。F.N.由欧洲研究委员会(ERC)启动基金编号307322支持。M.K的工作和样本收集是可能的，这要感谢NSERC的发现资助。N.K.承认由爱德华博士Gübelin协会通过2015年研究奖学金资助。D.G.P.是由NSERC CERC奖资助的。硕士由欧盟地平线2020研究和创新计划下的ERC(拨款714936)“TRUE深度”和SIR-MIUR拨款(RBSI140351)“MILE DEEp”支持。我们感谢帕多瓦大学化学科学系纳米结构和光学实验室的L. Litti和M. Meneghetti在获取和解释拉曼数据方面的帮助。F.N.和D.G.P.得到了深碳观测站的支持。M.G.P.由NERC资助NE/M015181/1。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 地球科学研究所，Università帕多瓦degli Studi di Padova, Via Giovanni Gradenigo 6, Padova, I-35131，意大利

    f . Nestola

  2. 英属哥伦比亚大学地球、海洋和大气科学系，温哥华，加拿大英属哥伦比亚V6T 1Z4

    N.科罗廖夫和M.科皮洛娃

  3. 俄罗斯科学院前寒武纪地质与年代学研究所，圣彼得堡，199034

    n科洛夫

  4. 地球科学中心，Università米兰学院，波提切利街23号，米兰，I-20133，意大利

    n Rotiroti

  5. 阿尔伯塔大学地球与大气科学系，埃德蒙顿，T6G 2E9，加拿大阿尔伯塔

    皮尔逊

  6. 伦敦大学学院地球科学系，英国伦敦高尔街，WC1E 6BT

    m·g·帕马托

  7. 帕维亚大学地球与环境科学系，Via Ferrata 1，帕维亚，I-27100，意大利

    m . Alvaro

  8. 意大利帕多瓦，Giovanni Gradenigo 6号，I-35131，帕多瓦，Sezione di Padova

    l . Peruzzo

  9. 开普敦大学，开普敦，南非

    j·j·格尼

  10. 罗兹大学，格拉汉姆斯敦，南非

    A. E.摩尔

  11. 南非布莱恩斯顿的佩特拉钻石

    j•戴维森

作者
  1. f . Nestola
    查看作者出版物

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  2. n科洛夫
    查看作者出版物

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  3. m . Kopylova
    查看作者出版物

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  4. n Rotiroti
    查看作者出版物

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  5. 皮尔逊
    查看作者出版物

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  6. m·g·帕马托
    查看作者出版物

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  7. m . Alvaro
    查看作者出版物

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  8. l . Peruzzo
    查看作者出版物

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  9. j·j·格尼
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  10. A. E.摩尔
    查看作者出版物

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  11. j•戴维森
    查看作者出版物

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贡献

F.N.构思了这项研究，写了最初的手稿，并进行了x射线衍射和微拉曼测量。N.K.发现了该矿物，在共聚焦拉曼光谱仪上进行了原始矿物鉴定，进行了微探针和阴极发光测量，为二次离子质谱测量准备了样品，并协助了手稿的准备。M.K.监督了由j.j.g.、A.E.M.和j.d.收购的卡利南钻石收藏的研究，并协助了手稿的准备。D.G.P.进行了地球化学解释，并主导了手稿的修订。M.G.P.协助手稿的准备和晶体学的解释。N.R, M.G.P.和M.A.协助x射线数据解释。L.P.收集并解释EBSD数据。j.j.g.， A.E.M.和J.D.设计了抽样程序。

相应的作者

对应到f . Nestola。

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

额外的信息

审核人信息自然感谢B. Harte和其他匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。

出版商注:施普林格《自然》杂志对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

图1含Ca-Pv包体金刚石的基线校正FTIR吸收光谱。

插图显示了两种类型的金刚石缺陷的吸收峰:a -团聚N，其中一对氮原子取代了碳原子(“a -中心”)，b -团聚N，其中四个氮原子取代了碳原子周围的碳空位(“b -中心”)。括号中的值给出了理论峰值位置(单位:cm−1)．

图2 CaTiO的拉曼光谱对比3.在这项工作中测量的(蓝色)和在RRUFF数据库中报告的(红色)。

RRUFF数据库中报告的频谱(卡号R050456)来自ref。23。

扩展数据表1 Ca-Pv化学分析结果
全尺寸表
扩展数据表2d间隔，它们对应的相对强度我(相对于最强烈的峰值，在我= 100)，和h，k，l由单晶x射线显微衍射得到的Ca-Pv指数
全尺寸表
表3碳同位素组成(δ13C，单位为千分之一)和包围Ca-Pv包合物的主金刚石的相对不确定度
全尺寸表

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权利和权限

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内斯托拉，F.，科罗廖夫，N.，科皮洛娃，M.。et al。卡西欧3.金刚石中的钙钛矿表明海洋地壳向下地幔的再循环作用。自然555， 237-241(2018)。https://doi.org/10.1038/nature25972

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