Single crystals and polycrystalline samples of transparent calcite (Iceland spar) were used to investigate the effects of pressure (p), temperature (T), pressure beyond an accepted equilibrium value (Δp), and grain size (D) on the kinetics of the calcite–aragonite transformation. Transformed mass fractions x(t), produced after different times of exposure to constant pressure ranging from 14 to 25 kbar (1.4 to 2.5 GPa) and constant temperature from 300 to 600 °C, were determined from integrated X-ray peak intensities of the (012), (021), and (111) reflections of aragonite. Values for the rale constant K and the exponent n characterizing the transformation were computed from the x(t) data using Cahn's nucleation and growth model for solid–solid transformations. At 17 kbar(1.7 GPa), K(s−1) increases from 2.00 × 10−5 at 300 °C to 1.39 × 10−3 at 600 °C. The exponent n, of the order of 1, mostly <1, indicates that the nucleation stage is terminated rapidly by site saturation and that most of the transformation takes place thereafter by growth as expected from theory. For single crystals the relationship between x(t) and Δp, for a period of 1 hour is almost linear. At 600 °C the relative increase of x(t) amounts to 0.1 kbar−1 (1 × 107 Pa−1). For a given time, x increases nearly exponentially with T. The apparent activation energy for the transformation, at 17 kbar (1.7 GPa), is 16 kcal mol−1. For polycrystals x(t) decreases as graphic. This somewhat surprising result may be related to deviatoric stresses and stress concentration by the already transformed volume fractions, which act as misfitting, ellipsoidal, inclusions.

On a utilisé des cristaux uniques et des échantillons polycristallins de calcite transparente (spath d'Islande) pour étudier les effets de la pression (p), de la température (T), de la pression excédant une valeur établie pour l'équilibre (Δp) et de la taille des grains (D) sur la cinétique de la transformation calcite–aragonite. Les fractions massiques transformées x(t), produites après différents temps d'exposition à une pression constante située entre 14 et 25 kbar (1.4 et 2.5 GPa) et une température constante choisie entre 300 et 600 °C, ont été déterminées par intégration de l'intensité des pics de rayons-X sur les réflections (012), (021) et (111) de l'aragonite. On a calculé les valeurs pour la constante de taux K à partir des données x(t) en utilisant le modèle de nucléation et de croissance de Cahn pour les transformations solide–solide. A 17 kbar (1.7 GPa), K (s−1) augmente de 2.00 × 10−5 à 300 °C jusqu'à 1.39 × 10−3 à 600 °C. L'exposant n, de l'ordre de grandeur de 1, surtout <1, indique que le stade de nucléation se termine rapidement par saturation des sites et que la plus grande partie de la transformation se produit ensuite par croissance comme le prédit la théorie. Pour les monocristaux, la relation entre x(t) et Δp pour une période d'une heure est presque linéaire. A 600 °C, l'augmentation relative de x(t) s'établit à 0.1 kbar−1 (1 × 107 Pa−1). Pour un temps donné, x augmente à peu près exponentiellement avec T. L'énergie d'activation apparente pour la transformation, à 17 kbar (1.7 GPa), est de 16 kcal mol−1. Pour les polycristaux, x(t) diminue avec graphic. Ce résultat quelque peu surprenant peut s'expliquer par le déviateur de contraintes et par la concentration des contraintes sur les fractions volumiques déjà transformées qui se comportent comme des inclusions ellipsoïdales mal ajustées. [Traduit par le journal]