北京高压科学研究中心极端条件下含铁镁碳酸盐的状态和性质数据集（2020-2024）

在极端条件（与地球下地幔环境相关）下，铁对碳酸盐行为起着关键作用，可能显著改变高压高温下MgCO₃和其他地幔相的热力学稳定性。本工作研究了极端条件下含铁镁碳酸盐的状态和性质。样品来自中国大别山或史密森学会矿物科学部（the Department of Mineral Sciences, Smithsonian Institution），或在俄罗斯科学院科尔任斯基实验矿物学研究所（The Korzhinskii Institute of Experimental Mineralogy RAS, IEM RAS）合成。(Mg,Fe)CO₃系列化合物使用500吨带孔压砧液压大压机合成，以铂（Pt）作为密封压腔材料。合成过程中先将样品压至目标压力，再加热至目标温度，在最高温度保持30分钟后以300 ± 5 ℃/s的速度淬火。实验中压力和温度的不确定度分别为±0.25 GPa和±20℃。

金刚石压砧（DAC）样品的装样、充气、原位高压拉曼光谱测试和原位高压激光加热实验均在北京高压科学研究中心完成。原位高压拉曼光谱使用Renishaw RM1000显微拉曼光谱仪采集，激光波长为532 nm，光谱分辨率为2 cm⁻¹。实验采用高纯氖气、氯化钠或氩气作为静水压介质（PTM），以减小压力梯度。

高压电导率（EC）测试采用标准四探针范德堡法进行电阻率测量。电阻使用Keithley 6517A型静电计以直流模式进行原位测量，所获电导率值的不确定度约为30%。

本研究结果显示，菱铁矿在高达42 GPa的压力下出现高-低自旋态转变，静水压条件对自旋交叉行为具有显著影响。结果表明，FeCO₃的掺入略微降低了纯白云石三次相变的起始压力。该研究对含铁碳酸盐在极端条件下的行为提供了关键实验数据，有助于深入理解地幔深部碳的储存与迁移机制，并为非生物成因天然气过程及资源勘探提供重要参考。