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New insights into the zircon-reidite phase transition

Stangarone, Claudia und Angel, Ross J. und Prencipe, Mauro und Mihailova, Boriana und Alvaro, Matteo (2019) New insights into the zircon-reidite phase transition. American Mineralogist, 104 (6), Seiten 830-837. Mineralogical Society of America. doi: 10.2138/am-2019-6827. ISSN 0003-004X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
999kB

Offizielle URL: https://pubs.geoscienceworld.org/msa/ammin/article-abstract/104/6/830/570845/New-insights-into-the-zircon-reidite-phase?redirectedFrom=fulltext

Kurzfassung

The structure, the elastic properties, and the Raman frequencies of the zircon and reidite polymorphs of ZrSiO4 were calculated as a function of hydrostatic pressure up to 30 GPa using HF/DFT ab initio calculations at static equilibrium (0 K). The softening of a silent (B1u) mode of zircon leads to a phase transition to a “high-pressure–low-symmetry” (HPLS) ZrSiO4 polymorph with space group I42d and cell parameters a = 6.4512 Å, c = 5.9121 Å, and V = 246.05 Å3 (at 20 GPa). The primary coordination of SiO4 and ZrO8 groups in the structure of zircon is maintained in the high-pressure phase, and the new phase deviates from that of zircon by the rotation of SiO4 tetrahedra and small distortions of the ZrO8 dodecahedra. The new polymorph is stable with respect to zircon at 20 GPa and remains a dynamically stable structure up to at least 30 GPa. On pressure release, the new phase reverts back to the zircon structure and, therefore, cannot be quenched in experiments. In contrast, the transformation from zircon to reidite is reconstructive in nature and results in a first-order transition with a volume and density change of about 9%. The calculated energies from the DFT simulations yield an equilibrium transition pressure of 9.13(1) GPa at 0 K. Simulations of the Raman spectra of the three polymorphs at 20 GPa show how they can be distinguished. In particular, the peak due to the lowest-energy A1 mode with a calculated wavenumber of 94 cm–1 is diagnostic of the HPLS phase because it does not overlap with any of the peaks of zircon or reidite.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/131538/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:New insights into the zircon-reidite phase transition
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stangarone, ClaudiaClaudia.Stangarone (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Angel, Ross J.Department of Earth and Environmental Sciences, University of PaviaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Prencipe, MauroEarth Sciences Department, University of TorinoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mihailova, BorianaDepartment of Earth Sciences, University of HamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alvaro, MatteoDepartment of Earth and Environmental Sciences, University of PaviaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:American Mineralogist
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:104
DOI:10.2138/am-2019-6827
Seitenbereich:Seiten 830-837
Verlag:Mineralogical Society of America
ISSN:0003-004X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:zircon, reidite, phase transition, Raman Spectroscopy, ab initio modeling
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Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Leitungsbereich PF
Hinterlegt von: Stangarone, Claudia
Hinterlegt am:02 Dez 2019 13:50
Letzte Änderung:02 Dez 2019 13:50

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