An unusual paragenesis of diamond, graphite, and calcite: a raman spectroscopic study
DOI:
https://doi.org/10.51359/1980-8208/estudosgeologicos.v31n2p3-15Palavras-chave:
Diamond, 13C-rich diamond, calcite, graphite, lonsdaleite, Raman spectroscopyResumo
Foi estudada uma amostra de um diamante sintético incomum no qual a calcita é uma das fases principais ao lado do diamante. Com auxílio da espectroscopia Raman pode ser evidenciado que além do carbono do próprio diamante observa-se uma fase de grafita-II altamente ordenado, e grafita-I menos ordenada como fase intersticial entre grãos maiores de outras fases, grafita-III pouco ordenada além de lonsdaleíta(diamante hexagonal,aqui denominado grafita-IV) como última fase hospedada em calcita. Grafita-III pode ser encontrada principalmente no interior da calcita. De acordo com a fina dispersão deste material carbonáceo e seu arranjo no limite entre os grãos assume-se que este carbono estava dissolvido na fusão de calcita e que, pelo estado ativado do carbono na fusão de calcita, a formação de diamante é promovida a aproximadamente a 1760°C e pressão de 6.8 GPa. Lonsdaleítacomo fase menos comum pode ter sido formada como estágio intermediário de duração prolongada entre as condições padrões de grafita e diamante. Há evidência de que estão presentes duas fases diferentes de lonsdaleíta(respectivamente hexagonal e monoclínica). O diamante prevalecenteé caracterizado pela linha de Raman de primeiraordem a 1333 cm-1. No entanto estão presentes,também,diamantes representados pela linha de Raman de primeira ordem de 1310.6 cm-1, correspondente a 13C. É significante o intenso decréscimo do limite do dano óptico com o incremento do conteúdo de 13C
Referências
Akaishi, M., Kanda, H., Yamaoka, S. (1990) Synthesis of diamond from graphite-carbonate systems under very high temperature and pressure. J. Cryst. Growth 104, 578-581.
Anthony, T.R., Banholzer, W.F. (1992) Properties of diamond with varying isotopic composition. Diam. Relat. Mater. 1, 717-726
Berman, R., Thewlis, J. (1955) The graphite-diamond equilibrium. Nature, 176, 834- 836.
Bundy, F.P., Kasper, J.S. (1967) Hexagonal diamond – A new form of carbon. J. Chem. Phys, 46/9, 3437-3446.
Cartigny, P. (2005) Stable isotopes and the origin of diamond. Elements, Vol. 1, 79-84.
Chrenko, R.M. (1998) 13C-doped diamond: Raman spectra. J. Appl. Phys., 63, 5873-5875.
Clarke, R., Uher, C. (1984) High pressure properties of graphite and its intercalation compounds. ADV Phys., 33/5, 469-566.
Du, X., Wu, M., Tse, J.S., Pan, Y. (2018) Structures and transport properties of CaCO3 melts under Earth’s mantle conditions. ACS Earth and Space Chemistry, 2, 1-8.
Enkovich, P.V., Brazhkin, V.V., Lyapin, S.G., Novikov, A.P., Kanda, H., Stishov, S.M. (2016) Raman spectroscopy of isotopically pure (12C, 13C) and isotopically mixed (12.5C) diamond single crystals at ultrafigh pressures. J. Exp. Theor Phys, 123, 3, 443-451.
Golovin, A.V., Sharygin, I.S., Korsakov, A.V., Kamenetsky, V.S., Abersteiner, A. (2019) Can primitive kimberlite melts be alkali-carbonate
liquids: Composition of the melt snapshot preserved in deepest mantle xenoliths. J. Raman Spectrosc., 1-19.
Goryainov, S.V., Likhacheva, A. Yu., Ovsyuk, N.N. (2018) Raman scattering in lonsdaleite. J. Exp. Theor. Phys. Vol 127, No. 1, 20-24.
Hass, K.C., Tamor, M.A., Anthony, T.R., Banholzer, W.F. (1992) Lattice dynamics and Raman spectra of isotopically mixed diamonds. Phys. Rev. B, 45, 7171-7182.
Hazen, R.M. (1999) The diamond makers. Cambridge University Press, 244 p.
Ishizawa, N., Setogichi, H., Yanagisawa, K. (2013) Structural evolution of calcite at high temperatures: Phase V unveiled. Sci. Rep-UK, 3: 2832, 1-5.
Lafuente, B., Downs, R.T., Yang, H., Stone, N. (2015) The power of database: the RRUFF project. In: Armbruster, T, Danisi, R.M. (eds.) Highlights in mineralogical crystallography. W. De Gruyter, Berlin, pp 1-30.
Li, Z. (2015) Melting and structural transformations of carbonates and hydrous phases in Earth's mantle. Dissertation, University of Michigan, 114 p. Fukunaga, O. (1984) High pressure synthesis of hard materials: C, BN. J. de Phys. Colloques, 45 C8, supplement no. 11, Tome 45, 315-324.
Pohl, W.I. (2020) Economic Geology, Principles and Practice. 2nd ed. Schweizerbart Science Publischers, Stuttgart, 755. pp.
Prawer, S., Nemanich, R.J. (2004) Raman spectroscopy of diamond and doped diamond. Phil. Trans. R. Soc. London A, 362, 2537-2565
Roozeboom, H.W.B. (1901) Die heterogenen Gleichgewichte vom Standpunkt der Phasenlehre.
Shumilova, T.G., Mayer, E., Isaenko, S.I. (2011) Natural monocrystalline lonsdaleite. Dokl. Earth Sci., Geochem., 441, 1552-1554.
Stösser, R., Pritze, B., Rericha, A. (1985). EPR- und Suszeptibilitätsuntersuchungen an synthetischem und natürlichem Diamantgranulat. Z. Chem., 25, 454-455.
Suito, K., Namba, J., Horikawa, T., Taniguchi, Y., Sakurai, N., Kobayashi, M., Onodera, A., Shimomura, O., Kikegawa, T. (2001) Phase relations of CaCO3 at high pressure and high temperature. Am. Mineral., 86, 997-1002.
Tolansky, S., Sunagawa, I. (1959) Spiral and other growth forms of synthetic diamonds: A distinction between natural and synthetic diamond. Nature, 184, 1526-1527.
Wheeler, E.J., Lewis, D. (1975) The structure of a shock-quenched diamond. Materials Research Bulletin, Volume 10, Issue 7, 687-693.
Zaitsev, A.M. (2010) Optical Properties of Diamond. A Data Handbook. Springer, 502 p.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2021 Estudos Geológicos
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Os direitos autorais para os textos publicados são do autor, com direitos do periódico sobre a primeira publicação. Os autores somente poderão utilizar os mesmos textos em outras publicações indicando claramente este periódico como o meio da publicação original.
