Abstract

Iron carbides in association with native iron, graphite, and magnetite were identified in a crystal of diamond from the Juina area, Brazil, that contains a series of other, deep-mantle mineral inclusions. Among the iron carbides, Fe3C, Fe2C (“chalypite”), and Fe23C6 (haxonite) are present; the two latter phases are identified in the terrestrial environment for the first time. Some of the analyzed iron carbide grains contain 7.3–9.1 at.% N and are, in fact, nitrocarbide. We suggest, on the basis of the high-pressure mineral parageneses previously observed in the diamond and experimental data on the system Fe–C, that “chalypite” crystallized within a pressure interval of 50–130 GPa from an iron–carbon melt rich in nitrogen. Following crystallization, iron carbides and native iron were partially oxidized to magnetite, and encapsulated in diamond along with other high-pressure minerals. The finds of various iron carbides, some of which are rich in nitrogen, in lower-mantle diamond confirm a significant role of carbides and nitrogen in the Earth’s interior.

Abstract

Nous avons identifié des carbures de fer en association avec le fer natif, le graphite, et la magnétite dans un cristal de diamant provenant de la région de Juina, au Brésil, qui contient d’autres inclusions minérales indicatives d’une origine mantellique profonde. Parmi les carbures de fer, on trouve Fe3C, Fe2C (“chalypite”), et Fe23C6 (haxonite); ces deux derniers sont identifiés dans un contexte terrestre pour la première fois. Certains des grains de carbure de fer contiennent entre 7.3 et 9.1% d’azote (proportion atomique), et seraient, en fait, un nitrocarbure. Compte tenu des autres assemblages indicatifs de pression élevée découverts dans ce cristal, et des données expérimentales portant sur le système Fe–C, la “chalypite” aurait cristallisé dans un intervalle de pression de 50–130 GPa à partir d’un bain fondu fer–carbone riche en azote. Suite à la cristallisation, les carbures de fer et le fer natif ont été partiellement oxydés à la magnétite, et piégés dans le cristal de diamant avec les autres minéraux de haute pression. La découverte de plusieurs carbures de fer, dont certains sont riches en azote, piégés dans le diamant provenant du manteau inférieur, confirme le rôle important de carbures et d’azote dans les parties internes de la Terre.

(Traduit par la Rédaction)

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