High pressure raman spectroscopy and X-ray diffraction of K2Ca(CO3)2 bütschliite: multiple pressure-induced phase transitions in a double carbonate

单斜晶系 化学 结晶学 晶体结构 分析化学(期刊) 色谱法
作者
Garrett Zeff,Bora Kalkan,Katherine Armstrong,Martin Kunz,Quentin Williams
出处
期刊:Physics and Chemistry of Minerals [Springer Nature]
卷期号:51 (1) 被引量:3
标识
DOI:10.1007/s00269-023-01262-5
摘要

Abstract The crystal structure and bonding environment of K 2 Ca(CO 3 ) 2 bütschliite were probed under isothermal compression via Raman spectroscopy to 95 GPa and single crystal and powder X-ray diffraction to 12 and 68 GPa, respectively. A second order Birch-Murnaghan equation of state fit to the X-ray data yields a bulk modulus, $${K}_{0}=46.9$$ K 0 = 46.9 GPa with an imposed value of $${K}_{0}^{\prime}= 4$$ K 0 = 4 for the ambient pressure phase. Compression of bütschliite is highly anisotropic, with contraction along the c -axis accounting for most of the volume change. Bütschliite undergoes a phase transition to a monoclinic C 2/ m structure at around 6 GPa, mirroring polymorphism within isostructural borates. A fit to the compression data of the monoclinic phase yields $${V}_{0}=322.2$$ V 0 = 322.2 Å 3 $$,$$ , $${K}_{0}=24.8$$ K 0 = 24.8 GPa and $${K}_{0}^{\prime}=4.0$$ K 0 = 4.0 using a third order fit; the ability to access different compression mechanisms gives rise to a more compressible material than the low-pressure phase. In particular, compression of the C 2/ m phase involves interlayer displacement and twisting of the [CO 3 ] units, and an increase in coordination number of the K + ion. Three more phase transitions, at ~ 28, 34, and 37 GPa occur based on the Raman spectra and powder diffraction data: these give rise to new [CO 3 ] bonding environments within the structure.

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