Technical Report of ISSP Ser. A: Number 2752

Abstract

A perovskite structured new high-pressure polymorph of Ca3A12Si3O12 grossular garnet was synthesized using a diamond anvil cell combined with a laser-heating at 30.2 GPa and about 1,000 - 1,500 C. This high-pressure phase is unquenchable on release of pressure and the in-situ X-ray diffraction analysis indicates that the new phase is slightly distorted from cubic symmetry. It can be indexed by pbnm orthorhombic structure which is isostructural with MgSiO3 perovskite. The bulk modulus caculated from the compression curve using Birch - Murnaghan equation of state is 283 +/- 7 GPa, when its pressure derivative is fixed to four. The estimated zero-pressure density is 11 percent larger compared to that of grossular garnet. The volume difference between this phase and CaSiO3 perovskite is less than one percent, which indicates that, in perovskite structure, the substitution of two Al(3+) for Ca(2+) and Si(4+) does not change the volume effectively.

Ca3Al2Si3O12灰礬ざくろ石のペロブスカイト型構造の新しい高圧多形体を30.2GPaと1000-1500度Cの下でレーザ加熱により、ダイアモンド アンビル セルを用いて合成した。この高圧相は圧力を取り去ったときに焼入れ不能であり、その場でのX線回折解析は新しい相が立方対称性からやや歪んでいることを示した。そしてそれはMgSiO3ペロブスカイトと同じ構造であるPbnm斜方構造により識別され得る。Birch-Muraghan状態方程式を用いて圧縮曲線から計算した体積弾性率は、その圧力の導関数が4に固定されたとき、283±7GPaとなった。ゼロ圧力密度の推定値は灰礬ざくろ石に比べて11％大きい。この相とCaSiO3ペロブスカイトの間の体積差は1パーセントより少なく、それはCa(2+)とSi(4+)に対する2つのAl(3+)の置換が効果的に体積を変えないことを示している。