铁菱镁矿 (Mg,Fe)CO3 的异常热性质与自旋 crossover
材料科学
2022-05-20 v2 地球物理
摘要
铁菱镁矿 (Mg,Fe)CO3 在高铁浓度时亦称镁菱铁矿，是菱镁矿 (MgCO3) 与菱铁矿 (FeCO3) 的固溶体。据信铁菱镁矿通过俯冲进入地球下地幔，并被认为是下地幔中主要的碳载体，在地球深部碳循环中起着关键作用。实验表明，铁菱镁矿在下地幔压力范围内发生压力诱导的自旋 crossover，并伴随体积与弹性异常。本工作中，我们利用第一性原理计算研究 (Mg,Fe)CO3 的热性质。我们表明，铁菱镁矿的几乎所有热性质都被铁自旋 crossover 剧烈改变，包括体积异常减小、体模量异常软化，以及热膨胀、热容和 Guneisen 参数的异常增大。值得注意的是，热容的异常在高温下依然显著（高达 40%）而未展宽消失，这表明铁自旋 crossover 可能显著影响俯冲板片的热性质与地球深部碳循环。
引用
@article{arxiv.2010.07720,
title = {Anomalous thermal properties and spin crossover of ferromagnesite (Mg,Fe)CO3},
author = {Han Hsu and Christian P. Crisostomo and Wenzhong Wang and Zhongqing Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.07720},
year = {2022}
}
备注
Main text: 24 pages and 8 figures; Supplemental Material: 8 pages, 3 tables, and 1 figure