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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

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处最丰富的矿物创造了一幅清晰的理论图景。在“超深”钻石中发现的一些矿物——形成于地幔下200到1000公里之间——已经部分证实了这一观点1，2，3.，4，5．一个明显的例外是高压钙钛矿结构的硅酸钙(CaSiO)多晶3.）.这种被认为是地球上第四丰富的矿物以前从未在自然界中被发现过。作为钙的主要寄主，由于其可容纳的晶体结构，它是过渡带和下地幔中产热元素(钾、铀和钍)的主要汇，确定它的存在至关重要。在这里，我们报告了钙钛矿结构CaSiO多晶体的发现3.一颗来自南非库里南金伯利岩的钻石这种矿物与大约6%的钛酸钙(CaTiO)共生3.）.该包裹体的富钛成分表明其整体成分与玄武岩海洋地壳的衍生相一致，这些地壳俯冲到与最上层下地幔深处的压力相当的压力下。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，为海洋地壳和地表碳向下地幔深处的再循环提供了证据。

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图1:含Ca-Pv包裹体金刚石的阴极发光图像和碳同位素组成。
图2:Ca-Pv包裹体的背散射电子图像和能量色散x射线能谱元素图。
图3:x射线衍射数据的埃瓦尔德投影和拉曼光谱结果。
图4:金刚石中Ca-Pv夹杂物的EBSD图像。

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致谢

我们感谢reger先生对论文的校对。F.N.由欧洲研究委员会(ERC)启动资助号307322资助。M.K的工作和样本收集之所以成为可能，要感谢国家科学研究委员会的发现资助。N.K.通过2015年的研究奖学金承认爱德华·格贝林博士协会的资助。D.G.P.是由NSERC CERC资助的。硕士学位由ERC在欧盟地平线2020研究与创新计划(拨款714936)“TRUE DEEp”和SIR-MIUR拨款(RBSI140351)“MILE DEEp”下提供支持。我们感谢帕多瓦大学化学科学系纳米结构与光学实验室的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基金NE/M015181/1资助。

作者信息

作者及单位

  1. 意大利帕多瓦大学地球科学学院，意大利帕多瓦I-35131 Giovanni Gradenigo 6路

    f . Nestola

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

    N. Korolev & M. Kopylova

  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. 米兰大学土地科学学院，波提切利大街23号，米兰，I-20133，意大利

    n Rotiroti

  5. 加拿大阿尔伯塔大学地球与大气科学系，埃德蒙顿，T6G 2E9

    皮尔森

  6. 伦敦大学学院地球科学系，英国伦敦高尔街，wc1e6bt

    帕马托先生

  7. 帕维亚大学地球与环境科学系，意大利帕维亚，I-27100

    m . Alvaro

  8. 意大利帕多瓦，I-35131, Giovanni Gradenigo街6号，帕多瓦，意大利，帕多瓦

    l . Peruzzo

  9. 开普敦大学，开普敦，南非

    j·j·格尼

  10. 罗德大学，格雷厄姆斯敦，南非

    A. E.摩尔

  11. 南非布莱恩斯顿的佩特拉钻石公司

    j•戴维森

作者
  1. f . Nestola
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  2. n科洛夫
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  3. m . Kopylova
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  4. n Rotiroti
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  5. 皮尔森
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  6. 帕马托先生
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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

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  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.发现了这种矿物，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，并协助编写了手稿。M.K.监督了库利南钻石收藏的研究，该收藏被j.j.g.、A.E.M.和j.d.收购，并协助手稿的准备工作。D.G.P.进行了地球化学解释，并领导了手稿的修订。M.G.P.协助手稿准备和晶体学解释。N.R, M.G.P.和M.A.协助x射线数据解释。L.P.收集并解释了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

作者声明没有与之竞争的经济利益。

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这项工作的同行评审所做的贡献。

出版商注:b施普林格《自然》杂志对已出版地图的管辖权要求和机构从属关系保持中立。

扩展数据图和表

图1含Ca-Pv包裹体的金刚石经基线校正的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 -聚集体N，其中一对氮原子取代了碳原子(“a中心”)，b -聚集体N，其中四个氮原子取代了碳空位周围的碳原子(“b中心”)。括号内的值给出了理论峰值位置(单位为厘米)−1）.

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

RRUFF数据库中报告的频谱(卡号R050456)来自参考文献。23．

扩展数据表1 Ca-Pv的化学分析结果
全尺寸工作台
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，为我= 100)，和h，k，l单晶x射线微衍射所得的Ca-Pv指数
全尺寸工作台
扩展数据表3碳同位素组成(δ13C，千分之一)和包裹Ca-Pv包裹体的主金刚石的相对不确定度
全尺寸工作台

幻灯片

权利和权限

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引用本文

内斯特拉，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。自然555中文信息学报，237-241(2018)。https://doi.org/10.1038/nature25972

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