TAPP（Tetragonal Almandine Pyrope Phase），又稱爲四方相鐵鋁-鎂鋁榴石，是超深金剛石的指示礦物之一。早在2000年左右，科學家們便首次在超深金剛石包裹體中發現了TAPP的身影，因其與石榴石相似的化學成分和密度而受到科學界的廣泛關注。隨後，晶體礦物學家詳細研究確認了TAPP的化學組成和晶體結構（屬于四方晶系，不同于石榴子石的等軸結構），在2014年TAPP被國際礦物協會（IMA）正式命名爲新礦物（礦物名Jeffbenite，IMA 2014-097）。

所謂的超深金剛石，是指那些形成于地幔300 km以下的金剛石，它們在地球深部極高的溫度和壓力條件下形成。那些被超深金剛石捕獲的包裹體，成爲直接觀察和分析深部地幔物質組成和演化的寶貴樣品，更是探究深部地幔物質組成、氧化還原環境甚至地球動力學過程的直接窗口。近年來，超深金剛石及其包裹體的發現的研究，極大地推動了地球深部物質的進一步發現和探索，成爲了地球科學領域的前沿和熱點。

然而，盡管如此，在實驗室中合成TAPP這種礦物一直是一個挑戰。直到2012年，人們才利用金剛石對頂砧裝置（DAC），在6-10 GPa和1600-2000 K條件下首次實驗室合成了TAPP相。最近，Smyth等人（2022年）用大壓機，率先合成出富含Fe³⁺的TAPP相，其中三價鐵的含量高達0.65（圖1）。在這一突破性成果的基礎上，尊龙凯时地球科學與資源學院秦霏副教授的研究團隊進一步開展了深入的探索，借助金剛石壓腔（DAC）實驗技術，對合成的富Fe³⁺的TAPP相進行了一系列原位高溫高壓實驗，對其封閉在金剛石包裹體中的封存壓力和溫度信息，以及穩定性和熱彈性進行了原位測量和反演，並獲得如下創新性認識：

原位外加溫DAC實驗（最高溫度壓力爲33.7 GPa、750 K）結果證實了富含Fe³⁺的TAPP可穩定存在于下地幔頂部的溫度壓力範圍。我們首次在靜態壓縮條件下獲得了含鐵TAPP的熱彈性狀態方程，得到關鍵參數包括體積模量的溫度導數(？K_T0/？_T)_P = ？0.0107 (4) GPa/K 和熱膨脹系數α_T = 3.50 (3) ×10^？5 K^？1（圖2）。

根據此實驗結果，我們認爲在理想的捕獲條件下，TAPP在金剛石中表現出的殘余壓力（P_inc）相對較高，約爲5.0 GPa，這一數值略高于相同成分的鎂石榴子石，這一發現表明TAPP在金剛石包裹體中能夠承受較大的外部應力。此外，考慮到TAPP具有較小的熱膨脹系數，我們可以合理推測，含Fe³⁺的TAPP的溫度壓力穩定範圍可能比石榴子石更廣泛。結構中高達0.65的Fe³⁺含量對TAPP結構的穩定起到關鍵性作用，從而可以推斷在過渡帶底部至下地幔頂部且在特定的地幔成分條件下，TAPP存在一個穩定區間（圖3）。

圖1 穆斯堡爾譜結果顯示，TAPP結構中Fe有三種不同的占位，分別爲M1,M2和M3，括號內的上標表示Fe的配位數，LS代表Fe屬于低自旋態。同時結合X射線衍射和電子探針的實驗結果，可以得到其中Fe³⁺的占位和含量（引自Smyth et al., 2022, AM）。

圖2 高溫高壓條件下TAPP的狀態方程，結果顯示直到下地幔頂部的溫度壓力範圍，結構仍保持穩定。

圖3 在15 GPa，1200 °C条件下计算TAPP和镁石榴石被捕获时的P-T軌迹，發現在地幔過渡帶條件下TAPP表現出更高的殘余壓力（P_inc）。

上述結果能夠反演出該包裹體在形成過程中經曆的壓力-溫度路徑，即P-T軌迹，這一軌迹揭示了包裹體在地幔中的形成和演化曆史，可用于確定類似包裹體在被金剛石捕獲時的具體條件。以上研究結果進一步豐富了對超深金剛石中包裹體的成分和結構的認識，而且可作爲一種新的地質壓力計，對于追蹤大時間尺度內地球早期含碳物質演化有著重要意義。

該項研究成果發表在國際權威地學期刊《Geophysical Research letters》，尊龙凯时地球科學與資源學院的秦霏副教授爲文章第一作者，其他合作者來自德國BGI、美國科羅拉多大學、美國夏威夷大學、中科院地球化學研究所以及美國西北大學。

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