[发明专利]一种合成三元含钡双碳酸盐晶体的方法

说明书

本发明公开了提供一种合成三元含钡双碳酸盐晶体的方法，使用分析纯的二水草酸镁MgC₂O₄·2H₂O、分析纯的二水草酸亚铁FeC₂O₄·2H₂O和分析纯的碳酸锰MnCO₃以摩尔比1:1:1研磨混合均匀作为起始原料，通过高温高压反应得到前躯体(Mg_1/3Fe_1/3Mn_1/3)CO₃；使用分析纯的碳酸钡BaCO₃和前躯体(Mg_1/3Fe_1/3Mn_1/3)CO₃以摩尔比1:1研磨混合均匀作为起始原料，通过高温高压反应得到三元含钡双碳酸盐Ba(Mg_1/3Fe_1/3Mn_1/3)(CO₃)₂晶体。本发明的三元含钡双碳酸盐晶体为纯相，晶体结构和对称性为三方晶系R‑3m，无超晶格和氧有序，这为进一步研究Fe元素参与含钡双碳酸盐的沉积过程、碳钡耦合循环以及高温高压成因等地球化学过程提供必要的实验基础。

技术领域

本发明涉及地球科学矿物学研究领域，涉及一种合成三元含钡双碳酸盐晶体的方法。

背景技术

含钡双碳酸盐的代表矿物-钡白云石BaMg(CO₃)₂广泛分布于自然界的沉积岩中，其中Mg²⁺离子通常被Mn²⁺取代形成类质同象。然而令人奇怪的是，目前发现的含钡双碳酸盐中全部都不含铁，这意味着铁不参与碳钡耦合循环的沉积过程。根据最近相关报道，吉普斯自由能计算表明含钡双碳酸盐的铁端元BaFe(CO₃)₂是稳定相，同时在实验上发现，BaCO₃和FeCO₃在高温高压条件下能够按照摩尔比1:1固溶形成稳定的BaFe(CO₃)₂，这意味着含钡双碳酸盐除了地表的沉积成因，还存在着高温高压成因。据此推测，毒重晶石BaCO₃和镁-铁-锰三元碳酸盐(Mg,Fe,Mn)CO₃可以通过洋壳俯冲进入地幔，在地球内部高温高压作用下可能形成成分更复杂的含钡双碳酸盐，通过岩浆运移和火山活动，富集在火成碳酸岩中。然而，镁-铁-锰能否形成三元含钡双碳酸盐尚不清楚，这一观点尚未通过实验来证明。根据三元含钡双碳酸成分相图，其三角形中心位置Ba(Mg_1/3Fe_1/3Mn_1/3)(CO₃)₂的稳定存在与否，能够证明三角形内含钡双碳酸三端元成分的连续固溶行为，然而，目前矿物学研究尚未有相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种合成三元含钡双碳酸盐晶体的方法，技术方案包括以下步骤：

步骤1、使用分析纯的二水草酸镁MgC₂O₄·2H₂O、分析纯的二水草酸亚铁FeC₂O₄·2H₂O和分析纯的碳酸锰MnCO₃以摩尔比1:1:1研磨混合均匀作为起始原料；

步骤2、使用压片机将起始原料粉末压成Φ5×3mm圆柱形，使用0.02mm厚的金箔将其包裹作为样品置于h-BN管中；

步骤3、将步骤2中装有样品的h-BN管组装在高压合成组装块中并放置在六面顶大压机进行高温高压反应；

步骤4、反应完成后，将样品取出，剥去样品表面金箔，研磨成粉末，得到前躯体(Mg_1/3Fe_1/3Mn_1/3)CO₃；