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摘要
作为常见碳酸盐矿物，方解石形成于多种地质环境，在地球上广泛分布，在地球深部随着温度压力的改变可转变为不同的相态，其在不同的温压条件下的物理化学性质对于研究地球深部碳循环可具有一定的指示意义。由于方解石在1 164 K附近发生分解，目前关于方解石在高温下的相变研究还相对较少，尤其是CaCO3-Ⅰ到CaCO3-Ⅳ的相变，需要更多的实验数据加以佐证。在通CO2气氛条件下，采用高温Raman(298～1 323 K)和高温XRD(298～1 223 K)实验技术对方解石在不同温度条件下的行为进行了研究。高温Raman实验发现：随着温度的升高，拉曼峰逐渐向低频率方向移动，峰的半高宽随之增加，峰强基本呈现逐渐降低的趋势；随着温度的升高，276 cm-1峰向低频方向移动，当温度升高至973 K时，该峰频率出现反常行为，移向高频265 cm-1,在1 023～1 223 K范围内频率基本保持在265 cm-1不变，温度升高至1 248 K时，再次移向高频266 cm-1,并在1 248～1 298 K范围保持不变；706和1 430 cm-1谱峰频移在1 223 K附近也发生了同样的异常行为；谱峰频移的异常现象推测与CaCO3-Ⅰ到CaCO3-Ⅳ、 CaCO3-Ⅴ相变相关，与相关报道的相变温度点十分接近。高温XRD实验发现：随着温度的升高，一些衍射峰移向高角度，一些衍射峰移向低角度，部分相邻的衍射峰发生合并并逐步分离的现象；衍射峰(211)在1 123～1 173 K附近消失，推测与CaCO3-Ⅰ到CaCO3-Ⅴ的相变相关；方解石a轴呈现出负热膨胀，c轴呈现出正热膨胀；通过热膨胀方程对CaCO3-Ⅰ在不同温度下的晶胞参数进行拟合，获得a轴方向在常温下的热膨胀系数α0(a)为-0.
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单位中国地质大学（北京）; 北京经济管理职业学院
