Переоценка поведения CaCO$_3$ при высоком давлении: образование Ca$_2$CO$_4$ в восстановительных условиях

В связи с важностью для глобального цикла углерода, поведение CaCO$_3$ при высоких давлениях и температурах подвергалось многочисленным исследованиям, на основании которых были сделаны предположения о переходе в разупорядоченную фазу и/или аморфизацию CaCO$_3$. В наших экспериментах, проведенных с использованием многопуансонного аппарата и капсул из нитрида бора (BN), в определенном диапазоне температур мы также наблюдали исчезновение практически всех дифракционных пиков при давлении $\sim$ 27 ГПа. Однако при 1773 К дифракционные пики появлялись вновь. Полученные дифрактограммы могут быть проиндексированы по более чем 20 дифракционным пикам на основе структуры Ca$_2$CO$_4$-$Pnma$, соответствующей недавно открытому ортокарбонату кальция. При снижении давления фаза Ca$_2$CO$_4$-$Pnma$ сохранялась в течение трех циклов нагрева в диапазоне давлений 20–27 ГПа. При давлении $\sim$20 ГПа и температуре 1573 К она трансформировалась в новую фазу или смесь фаз, отличную от ожидаемой CaCO$_3$ + CaO. Наши результаты подразумевают, что наблюдавшееся ранее исчезновение дифракционных пиков связано не с аморфизацией или переходом в разупорядоченное состояние, а с взаимодействием с BN.