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Formation of hexagonal NaAl3Si3O11 (NAS) phase, the Na end-member of hexagonal CaAl4Si2O11 (CAS) phase, near 23 GPa above 2373 K in the compositions of NaAl3Si3O11 and NaAlSi3O8
Physics and Chemistry of Minerals ( IF 1.4 ) Pub Date : 2020-08-01 , DOI: 10.1007/s00269-020-01106-6
Youmo Zhou , Tetsuo Irifune

Phase relations of NaAl3Si3O11 and NaAlSi3O8 were explored at pressures of 20.5–23.5 GPa and temperatures of 2373 and 2573 K by multianvil experiments. For NaAl3Si3O11, a new phase, which is tentatively named NAS phase, was obtained at 22.5 GPa, 2373 and 2573 K and also at 23.5 GPa, 2573 K. NAS phase was found to be isostructural to CaAl4Si2O11 (CAS) phase, but have smaller lattice parameters. The other phase assemblages obtained for NaAl3Si3O11 at 2373 K are jadeite + corundum + stishovite and NaAlSiO4 calcium ferrite-type (CF) phase + corundum + stishovite. Our results suggest that NAS phase is stable around 23 GPa above 2373 K, while its stability region is much narrower than that of CAS phase in both pressure and temperature. Based on our results, the CAS–NAS solid solution with a Na/Ca ratio close to that of the Na-rich CAS phase (74:26) found in the shocked Martian meteorites can be stabilized around 23 GPa at temperatures below 2373-2573 K. For NaAlSi3O8, the phase assemblages of jadeite + stishovite and CF phase + stishovite were obtained at 20.5-23.5 GPa and 2373 K, while partial melting occurred at 2573 K, accompanied by the liquidus phase assemblages of stishovite + NAS phase and stishovite + corundum at 22.5 and 23.5 GPa, respectively. Stishovite and NAS phase are the residual solid phases in the partial melting of NaAlSi3O8. This result is supportive to the previous inference that the phase assemblage of stishovite + Na-rich CAS phase observed in the melt pockets of the shocked Martian meteorites was formed by a rapid crystallization of a high-pressure labradorite melt.

中文翻译:

在 NaAl3Si3O11 和 NaAlSi3O8 的组成中,在 2373 K 以上接近 23 GPa 时,形成六方 NaAl3Si3O11 (NAS) 相,即六方 CaAl4Si2O11 (CAS) 相的 Na 端元

NaAl3Si3O11 和 NaAlSi3O8 的相关系通过多砧实验在 20.5-23.5 GPa 的压力和 2373 和 2573 K 的温度下进行探索。对于 NaAl3Si3O11,在 22.5 GPa、2373 和 2573 K 以及 23.5 GPa、2573 K 下获得了一个新相,暂定名为 NAS 相。发现 NAS 相与 CaAl4Si2O11 (CAS) 相具有同构,但具有较小晶格参数。NaAl3Si3O11 在 2373 K 下获得的其他相组合是硬玉 + 刚玉 + stishovite 和 NaAlSiO4 铁酸钙型 (CF) 相 + 刚玉 + stishovite。我们的结果表明,NAS 相在 2373 K 以上的 23 GPa 附近稳定,而其稳定区域在压力和温度上都比 CAS 相窄得多。根据我们的结果,CAS-NAS 固溶体的 Na/Ca 比接近富 Na CAS 相 (74: 26) 在冲击火星陨石中发现的温度在 2373-2573 K 以下可以稳定在 23 GPa 左右。对于 NaAlSi3O8,硬玉 + stishovite 和 CF 相 + stishovite 的相组合在 20.5-23.5 GPa 和 2373 K 下获得,而部分熔融发生在 2573 K,伴随着 stishovite + NAS 相和 stishovite + 刚玉的液相组合,分别为 22.5 和 23.5 GPa。Stishovite 和 NAS 相是 NaAlSi3O8 部分熔化的残余固相。这一结果支持先前的推论,即在受到冲击的火星陨石的熔袋中观察到的 stishovite + 富钠 CAS 相的相组合是由高压拉长石熔体的快速结晶形成的。对于 NaAlSi3O8,在 20.5-23.5 GPa 和 2373 K 下获得了硬玉 + stishovite 和 CF 相 + stishovite 的相组合,而在 2573 K 发生部分熔化,伴随着 stishovite + NAS 相和 stishovite 的液相组合分别为 22.5 和 23.5 GPa。Stishovite 和 NAS 相是 NaAlSi3O8 部分熔化的残余固相。这一结果支持先前的推论,即在受到冲击的火星陨石的熔袋中观察到的 stishovite + 富钠 CAS 相的相组合是由高压拉长石熔体的快速结晶形成的。对于 NaAlSi3O8,在 20.5-23.5 GPa 和 2373 K 下获得了硬玉 + stishovite 和 CF 相 + stishovite 的相组合,而在 2573 K 发生部分熔化,伴随着 stishovite + NAS 相和 stishovite 的液相组合分别为 22.5 和 23.5 GPa。Stishovite 和 NAS 相是 NaAlSi3O8 部分熔化的残余固相。这一结果支持先前的推论,即在受到冲击的火星陨石的熔袋中观察到的 stishovite + 富钠 CAS 相的相组合是由高压拉长石熔体的快速结晶形成的。伴随着分别为 22.5 和 23.5 GPa 的 stishovite + NAS 相和 stishovite + 刚玉的液相组合。Stishovite 和 NAS 相是 NaAlSi3O8 部分熔化的残余固相。这一结果支持先前的推论,即在受到冲击的火星陨石的熔袋中观察到的 stishovite + 富钠 CAS 相的相组合是由高压拉长石熔体的快速结晶形成的。伴随着分别为 22.5 和 23.5 GPa 的 stishovite + NAS 相和 stishovite + 刚玉的液相组合。Stishovite 和 NAS 相是 NaAlSi3O8 部分熔化的残余固相。这一结果支持先前的推论,即在受到冲击的火星陨石的熔袋中观察到的 stishovite + 富钠 CAS 相的相组合是由高压拉长石熔体的快速结晶形成的。
更新日期:2020-08-01
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