The structural parameters and the thermal behavior of a complete series of Ca–Mg carbonates synthesized at high pressure and temperature (1–1.5 GPa, 1273–1373 K) in the range 0–50 mol% MgCO3 have been investigated by in situ powder synchrotron high-resolution X-ray diffraction at ambient and up to 1073 K under self-controlled CO2 partial pressure. The crystal structures are disordered Mg calcite in the range 1–41 mol% MgCO3, and Ca dolomite at 49 mol% MgCO3. New calibration curves of the cell parameters for the Mg content and thermal expansion from ambient to 1073 K are given. Short-range structural effects of cation substitution and ordering and their thermal behavior as a function of Mg content were identified from three sets of data: the peak broadening, the cell parameter strains and the Raman band enlargements. Both intra- and inter-crystalline levels of compositional heterogeneity are identified and allow splitting the Mg calcites into two groups: low- and high-Mg calcites. The low-Mg calcites (up to 22 mol% MgCO3) are homogeneous in Mg content with short-range ordering. High-Mg calcite (up to 41 mol% MgCO3) displays domains with different local ordering configurations and similar or slightly different Mg contents, and to which is added a compositional variation between crystals, as determined by EMP, of the order of ± 0.8 mol% MgCO3. The cation ordering in Ca-rich dolomites similarly occurs in high-Mg synthetic calcites. The role of (CO3)2− group ordering is shown to be an important factor in the formation of Ca–Mg carbonates.

中文翻译：

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合成镁方解石的同步加速器高分辨率XRD和热膨胀

通过原位粉末同步加速器研究了在 0-50 mol% MgCO3 范围内在高压和高温 (1-1.5 GPa, 1273-1373 K) 下合成的完整系列 Ca-Mg 碳酸盐的结构参数和热行为在环境和自控 CO2 分压下高达 1073 K 的高分辨率 X 射线衍射。晶体结构为 1-41 mol% MgCO3 的无序 Mg 方解石和 49 mol% MgCO3 的 Ca 白云石。给出了 Mg 含量和从环境温度到 1073 K 的热膨胀的电池参数的新校准曲线。从三组数据中确定了阳离子取代和排序的短程结构效应及其作为 Mg 含量函数的热行为：峰展宽、电池参数应变和拉曼带扩大。确定了成分异质性的晶内和晶间水平，并允许将镁方解石分为两组：低镁方解石和高镁方解石。低镁方解石（高达 22 mol% MgCO3）镁含量均匀，具有短程有序性。高镁方解石（高达 41 mol% MgCO3）显示具有不同局部有序结构和相似或略有不同的 Mg 含量的域，并且添加了由 EMP 确定的晶体之间的组成差异，约为 ± 0.8 mol % MgCO3。富钙白云石中的阳离子排序同样出现在高镁合成方解石中。(CO3)2- 基团排序的作用被证明是形成 Ca-Mg 碳酸盐的重要因素。低镁和高镁方解石。低镁方解石（高达 22 mol% MgCO3）镁含量均匀，具有短程有序性。高镁方解石（高达 41 mol% MgCO3）显示具有不同局部有序结构和相似或略有不同的 Mg 含量的域，并且添加了由 EMP 确定的晶体之间的组成差异，约为 ± 0.8 mol % MgCO3。富钙白云石中的阳离子排序同样出现在高镁合成方解石中。(CO3)2- 基团排序的作用被证明是形成 Ca-Mg 碳酸盐的重要因素。低镁和高镁方解石。低镁方解石（高达 22 mol% MgCO3）镁含量均匀，具有短程有序性。高镁方解石（高达 41 mol% MgCO3）显示具有不同局部有序结构和相似或略有不同的 Mg 含量的域，并且添加了由 EMP 确定的晶体之间的组成差异，约为 ± 0.8 mol % MgCO3。富钙白云石中的阳离子排序同样出现在高镁合成方解石中。(CO3)2- 基团排序的作用被证明是形成 Ca-Mg 碳酸盐的重要因素。并且添加了晶体之间的组成变化，由 EMP 确定，数量级为 ± 0.8 mol% MgCO3。富钙白云石中的阳离子排序同样出现在高镁合成方解石中。(CO3)2- 基团排序的作用被证明是形成 Ca-Mg 碳酸盐的重要因素。并且添加了晶体之间的组成变化，由 EMP 确定，数量级为 ± 0.8 mol% MgCO3。富钙白云石中的阳离子排序同样出现在高镁合成方解石中。(CO3)2- 基团排序的作用被证明是形成 Ca-Mg 碳酸盐的重要因素。