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High-pressure single-crystal X-ray diffraction and synchrotron Mössbauer study of monoclinic ferrosilite - 09/05/19

Doi : 10.1016/j.crte.2018.06.012 
Natalia V. Solomatova a, , 1 , Ayya Alieva a, Gregory J. Finkelstein a, 2, Wolfgang Sturhahn a, Michael B. Baker a, Christine M. Beavers b, c, Jiyong Zhao d, Thomas S. Toellner d, Jennifer M. Jackson a
a Division of Geological and Planetary Sciences, Caltech, Pasadena, CA, USA 
b Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, USA 
c Department of Earth and Planetary Sciences, University of California, Santa Cruz, CA, USA 
d Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory, Argonne, IL, USA 

Corresponding author.

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Abstract

The phase and spin transitions in single-crystal monoclinic ferrosilite, FeSiO3, were investigated using X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy up to lower-mantle pressures and room temperature in a helium pressure medium. Using single-crystal X-ray diffraction, we measured the equation of state of ferrosilite up to about 43GPa. We observed a P21/c-to-C2/c phase transition between 1.5 and 1.7GPa and a phase transition from C2/c to a distinct P21/c structure between 30 and 34GPa. With time-domain Mössbauer spectroscopy, we determined the hyperfine parameters of ferrous iron up to 95GPa. The phase transitions were correlated with discontinuities in Mössbauer spectral features. We observed the onset of high-spin-to-low-spin transitions in the M1 and M2 sites at ∼37GPa and ∼74GPa, respectively. Understanding the electronic structure of iron in a well-characterized single crystal of ferrosilite may help interpret the behavior of iron in complex dense silicate phases.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Ferrosilite, Pyroxene, Spin transition, Phase transition, High pressure, Mössbauer spectroscopy


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© 2018  Publié par Elsevier Masson SAS de la part de Académie des sciences.
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Vol 351 - N° 2-3

P. 129-140 - février 2019 Retour au numéro
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