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Density of hydrous carbonate melts under pressure, compressibility of volatiles and implications for carbonate melt mobility in the upper mantle
No full textKnowledge of the effect of water on the density of carbonate melts is fundamental to constrain their mobility in the Earth's interior and the exchanges of carbon between deep and surficial reservoirs. Here we determine the density of hydrous MgCO3 and CaMg(CO3)2 melts (10 wt% H2O) from 1.09 to 2.98 GPa and 1111 to 1763 K by the X-ray absorption method in a Paris-Edinburgh press and report the first equations of state for hydrous carbonate melts at high pressure. Densities range from 2.26(3) to 2.50(3) g/cm3 and from 2.34(3) to 2.48(3) g/cm3 for hydrous MgCO3 and CaMg(CO3)2 melts, respectively. Combining the results with density data for the dry counterparts from classical Molecular Dynamic (MD) simulations, we derive the partial molar volume (, ) and compressibility of H2O and CO2 components at crustal and upper mantle conditions. Our results show that in alkaline carbonate melts is larger and less compressible than at the investigated conditions. Neither the compressibility nor depend on carbonate melt composition within uncertainties, but they are larger than those in silicate melts at crustal conditions. in alkaline earth carbonate melts decreases from 25(1) to 16.5(5) cm3/mol between 0.5 and 4 GPa at 1500 K. Contrastingly, comparison of our results with literature data suggests strong compositional effects on , that is also less compressible than in transitional melts (e.g., kimberlites) and carbonated basalts. We further quantify the effect of hydration on the mobility of carbonate melts in the upper mantle and demonstrate that 10 wt% H2O increases the mobility of MgCO3 melts from 37 to 67 g.cm−3.Pa−1s−1 at 120 km depth. These results suggest efficient carbonate melt extraction during partial melting and fast migration of incipient melts in the shallow upper mantle
First in-situ measurements of Fe3+/Fetot for oxides and silicates included in natural diamonds with Synchrotron Mössbauer Source
Full text linkDiamond is the paramount phase to understand the evolution and the physico- chemical condition of the deep portions of the Earth’s mantle, mainly because: (i) it is the stable phase through which carbon is stored in the deep mantle for long geologic time; (ii) it does contain and preserve different types of inclusions (fluid, mineral, etc.); (iii) it is the only material sampling the mantle to depths of 800 km (e.g. Harte, 2010), although the majority of the mined diamonds worldwide derive from shallower depth (150 to 250 km). The study of mineral inclusions trapped in diamonds allows the retrieval of different pieces of information about the Earth’s interior and its active geodynamics, providing important clues on the initiation of subduction processes (Shirey & Richardson, 2011; Smart et al., 2016), tracking the transfer of material through the mantle transition zone (Stachel et al., 2005; Walter et al., 2011), recording the timing of ingress of fluids to the continental lithosphere (e.g. Shirey et al., 2004), preserving carbonatitic fluid that trigger deep mantle melting (e.g. Schrauder & Navon, 1994; Kopylova et al., 2010), providing samples of primordial noble gases (e.g. Ozima & Igarashi, 2000), and capturing the redox state of the mantle (e.g. Rohrbach & Schmidt, 2011).
Unfortunately the majority of the techniques used so far to study the mineral inclusions are destructive. It is only in the last decade that the studies on inclusions in diamond have started to use non-destructive techniques, providing new information which would otherwise be lost using earlier destructive techniques. Such an example is the rim fluids around inclusions in diamonds. In this study we present details of the experimental setup on the determination of Fe3+/Fetot ratios of mineral inclusions whilst still within the diamonds by a non-destructive approach using the Synchrotron Mössbauer Source (SMS; Potapkin et al., 2012) at the Nuclear Resonance beamline
SOURCE
ID18 (Rüffer & Chumakov, 1996), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Grenoble. The extremely small X-ray spot size (10 × 15 μm2) is perfectly suited for our purposes as some inclusions are smaller than 30-50 μm and the Fe3+/Fetot variation over the same inclusion cannot be performed by using standard laboratory radioactive sources because of the larger beam size. The average collection time for thicker inclusions (~ 200 μm) was 2 hours per spectrum, whilst the smallest inclusion (~ 30×30×30 μm3) required a collection time of approximately 10-12 hours in order to get a spectrum with nicely distinguishable features and a high signal-to-noise ratio. In general, application to a suite of silicate and oxide inclusions in diamonds produced comparable results with respect to those obtained using conventional Mössbauer sources (e.g. McCammon et al., 2004)
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Portable laser-heating system for experiments with diamond anvil cells and its application to studies of geophysically important materials
No full textUntersuchungen unter extremen Bedingungen sind ein wichtiges Hilfsmittel bei der Herstellung neuer Materialien und deren Charakterisierung hinsichtlich der physikalischen und chemischen Eigenschaften. Solche Experimente sind nicht nur in der Physik, Chemie und den Materialwissenschaften sondern auch in den Geowissenschaften interessant, da sie eine Möglichkeit eröffnen, geophysikalisch relevante Materialien unter Bedingungen des tiefen Erdinneren zu untersuchen. Der Schwerpunkt der hier vorliegenden Arbeit liegt auf dem Entwurf und Test eines mobilen kombinierten Hochdruck- und Hochtemperatursystems und dessen Verwendung, um eine fundamentale Fragestellung in der Hochdruck-Mineralphysik zu beantworten, nämlich die Frage hinsichtlich der Platzbesetzung und der elektronischen Konfiguration von Eisen in eisen- und aluminiumhaltigen MgSiO3 Perowskiten unter Bedingungen des unteren Erdmantels. Eine weitere Anwendung dieses Aufbaus, nämlich Untersuchungen zur Hochdruckphase eines potentiellen Wasserstoffspeichermaterials, Amminboran, wird in dieser Arbeit beschrieben. I. Entwurf des mobilen Laserheizsystems für Experimente mit Diamantstempelzellen Die Technik der Laserheizung für Diamantstempelzellen ist augenblicklich die einzige Möglichkeit, Temperaturen von tausenden von Grad unter statischen Drücken im vielfachen Megabar-Bereich zu erreichen, um die Bedingungen des tiefen Erdinneren zu simulieren. Wir haben ein mobiles doppelseitiges Laserheizsystems entwickelt, dass sich einfach zwischen dem Labor und verschiedenen Beamlines einer Synchrotronstrahlungsquelle transportieren läßt. Dieses System erlaubt es, verschiedene analytische Techniken mit in-situ Experimenten unter extremen Bedingungen zu koppeln. Es ermöglicht die Benutzung der Laserheizung zusammen mit der Diamantstempelzellentechnik für Experimente, die eine Bewegung des gesamten Aufbaus als Einheit benötigen, wie z.B. Einkristall-Beugungsexperimente. Unsere technischen Entwicklungen haben die Aufbauzeit für das System auf 2-3 Stunden reduziert. Das System besteht aus zwei Hauptteilen – die Laserlichtquelle und die Laser-Heizköpfe. SPI Fiberlasers werden als Quelle benutzt und Glasfasern erlauben es, die Netzteile mit der Laserlichtquelle (40 kg) von deren optischen Teilen zu trennen und damit den Platz für die Probenumgebung zu reduzieren. Die Laser-Heizköpfe beruhen auf einem „FineCutter“ System der Fa. Precitec KG. Sie verbinden die Aufgaben der Fokussierung des Laserlichts, der in-situ Probendarstellung, der Beleuchtung und des Erfassens der ausgesandten thermischen Strahlung zur Temperaturmessung. Erste Experimente mit dem Aufbau wurden an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) durchgeführt. Dies waren zum einen Einkristall-Beugungsexperimente mit (Mg0.87Fe0.13)(Si0.89Al0.11)O3 Perowskiten an der Hochdruckstation der White Beam beamline ID09A (Häuserma and Hanfland, 1996) und zum anderen SMS Experimente (Potapkin et al., 2012) mit (Mg0.8Fe0.2)O Ferroperiklas an der Nuclear Resonance beamline ID18 (Rüffer and Chumakov, 1996). II. Platzbesetzung und elektronische Konfiguration von Eisen in eisen- und aluminiumhaltigen Magnesium-Silikat-Perowskiten. Eisen- und aluminiumhaltiges MgSiO3 in der Perowskitstruktur (FeAlPv) könnte wenigstens 75% des unteren Erdmantels ausmachen. Es wird vermutet, dass Eisen in dieser Struktur als Eisen(III) und Eisen(II) enthalten ist. FeAlPv hat zwei verschiedene Kationenplätze: einen großen, verzerrten dodekahedral Platz (A-Platz) und einen kleinen, relativ ungestörten oktahedral Platz (B-Platz). Während allgemeine Übereinstimmung herrscht, dass Fe2+ allein den A-Platz besetzt, ist die Besetzung von Fe3+ in der Diskussion. Einerseits wird berichtet, dass Eisen(III) exklusiv den A-Platz besetzt (McCammon et al., 2008; Potapkin et al., 2013; Vanpeteghem et al., 2006), andererseits jedoch beide Plätze, A und B (Catalli et al., 2011; McCammon, 1997). Weitere Untersuchungen behaupten zusätzlich, dass unter Hochdruck und hohen Temperaturen eine Platzaustauschreaktion stattfindet: FeA3++AlB3+→FeB3++AlA3+ (Catalli et al., 2011; Fujino et al., 2012). Um die Hypothese des Platzaustausches zu verifizieren, haben wir in-situ Hochdruck-Hochtemperatur-Einkristallbeugungsuntersuchungen von (Mg0.87Fe3+0.09Fe2+0.04)(Si0.89Al0.11)O3 Perowskiten an der Beamline ID09A der ESRF durchgeführt. Die chemische Zusammensetzung beruht auf den Ergebnissen der Elektronen-Mikrostrahlanalyse und der Mössbauerspektroskopie. Wir nahmen mehrere Datensätze zwischen 65 und 78 GPa: vor, während und nach der Laserheizung bei 1750(50) K. Zusätzlich zu den Atomkoordinaten und den isotropen thermischen Parametern haben wir die Besetzungszahl des B-Platzes, unter Berücksichtigung von Fe und Si (Fe und Si sind in unseren Einkristallbeugungsuntersuchungen nicht unterscheidbar) und des A-Platzes durch Mg und Fe, besser bestimmt. Der Eisengehalt des A-Platzes stimmt innerhalb des Fehlers mit dem gewonnenen Wert aus der Elektronen-Mikrostrahlanalyse überein. Länger andauernde Laserheizung bei 1750 K hat keinen sichtbaren Austausch von Al und Fe zwischen den Plätzen erkennen lassen; damit gibt es keinen Hinweis, dass Fe den B-Platz besetzt. Unsere Ergebnisse stimmen gut mit den kürzlich erzielten Ergebnissen von Glazyrin et al. (2014) von Fe3+- und Al3+-reichen Perowskiten überein. Der Spinzustand des Eisens im Krustenmaterial kann die Eigenschaften und Dynamik des Erdinneren signifikant beeinflussen. In Ferroperiklas wurde ein Spinübergang vom hohen Spin (HS) zum niedrigen Spin (LS) in Eisen(II) bei Drücken über 50 GPa beobachtet. Berichte von Änderungen des Spinzustandes in FeAlPv mit unterschiedlichen Valenzen sind kontrovers. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass Eisen(II) in FeAlPv einen HS – IS (intermediären Spin) Übergang oberhalb von 35 GPa macht. Simulationen ergeben jedoch, dass der HS Zustand von Fe2+ bei allen Drücken des unteren Erdmantels der stabilste ist. Eisen(III) auf den A-Plätzen bleibt in allen Druckbereichen des unteren Erdmantels im HS Zustand; wohingegen Eisen(III) auf den B-Pätzen einen HS-LS Übergang oberhalb von etwa 50 GPa macht. Dieser letzte Prozeß wird mit einer Platzwechsel-Reaktion, wie oben beschrieben, in Verbindung gebracht. Die meisten der oben genannten Arbeiten extrapolieren die bei Raumtemperatur gewonnenen Hochdruckdaten bezüglich des Spinzustandes des Eisens zu Temperaturen des unteren Erdmantels. Bei McCammon et al. (2008) war die Temperatur auf 1000 K begrenzt und die Ergebnisse zeigten die Stabilität des Fe2+ IS-Zustandes über den des Fe2+ HS-Zustandes. Um nun die elektronische Konfiguration des Eisens unter den Bedingungen des tiefen Erdinneren zu bestimmen, führten wir die ersten in-situ Untersuchungen von Mg0.83Fe0.20Al0.06Si0.92O3 Perowskiten bei Drücken bis zu 81 GPa und Temperaturen bis zu 2000 K mit NFS and SMS durch. Konventionelle Mössbauermessungen bei Raumtemperatur ergänzten die Untersuchungen. Alle drei Methoden zeigten das Erscheinen einer neuen Fe2+ Komponente bei Drücken oberhalb von 35 GPa, die wir dem IS Spinzustand zuschreiben genauso wie in den vorherigen Arbeiten. Die NFS Daten lassen einen scharfen HS-LS Übergang (< 20 GPa) vermuten; die MB und SMS Daten weisen jedoch auf einen langsamen Übergang hin, der sogar bei den höchsten erreichbaren Drücken nicht vollständig ist. Der Unterschied zu vorherigen Beobachtungen scheint in der NFS Technik zu liegen, welche bei sehr frühen Zeiten von der elektronischen Streuung überlagert ist und somit hier nicht immer für eindeutige Ergebnisse sorgt. Diese frühen Zeiten entsprechen jedoch bei MB und SMS den breiten Linien im Spektrum, wie sie im Fall des HS Fe2+ anzutreffen sind. Es gab keinen Hinweis auf einen Spinübergang des Eisen(III) der A-Plätze. Nach Laserheizung bei Drücken oberhalb von 40 GPa wurde eine kleine Komponente (etwa 5%) beobachtet, von der angenommen wird, von LS Fe3+ auf den B-Plätzen herzurühren. Dieser kleine Beitrag des Eisens auf den B-Plätzen ist unterhalb der Nachweisgrenze von Röntgenstreumethoden. Die Tatsache von LS FeB3+ ist wahrscheinlich eher kontrolliert von einer Umverteilung von Kationen-Leerstellen als von einer Platzwechselreaktion zwischen Fe3+ und Al3+. Der geringe Anteil an LS Fe3+, der in FeAlPv in einer Zusammensetzung, die relevant zum unteren Erdmantel ist, gefunden wurde, zeigt, dass der HS-LS Übergang in Eisen(III) eine vernachlässigbare Rolle bei der Bestimmung der Eigenschaften im tieferen Erdinneren spielt. NFS und SMS Hochdruck-/Hochtemperaturdaten können durch eine Überlagerung von Unterspektren, die heißen und relativ kalten Teilen der Probe entsprechen und wahrscheinlich von Temperaturgradienten in der Probe herrühren, angepaßt werden. Unsere Daten zeigen, dass der hohe Eisen(III)-Anteil, der kürzlich in abgeschreckten Proben beobachtet wurde, auch unter relevanten Bedingungen des unteren Erdmantels erhalten bleibt. Unsere Daten zeigen auch, dass der Hauptanteil des Eisen(III) in FeAlPv unter Bedingungen des tiefen Erdinneren im HS Zustand erhalten bleibt; wohingegen Eisen(II) in FeAlPv in den IS Zustand übergeht. III. Druckinduzierte Strukturänderungen im BH3NH3 Komplex Der Amminboran-Komplex, BH3NH3 (AB), ist wegen seiner hohen Wasserstoff-Volumendichte ein potenzieller Kandidat für die Wasserstoffspeicherung (Stephens et al., 2007). Unter gewöhnlichen Bedingungen kristallisiert AB in der tetragonalen Struktur (Raumgruppe I4mm) mit nichtgeordnetem Wasserstoff (Bowden et al., 2007). Sein Hochdruckverhalten wurde in der letzten Dekade gründlich untersucht. Die Synthese von dichteren AB Polymorphen würde die Existenz von Materialien mit großer Wasserstoffdichte, die sogar höher als die des tetragonalen AB wäre, bedeuten. Während generelle Übereinstimmung bezüglich des Phasenübergangs von der tetragonalen I4mm zu der orthorombischen Cmc21 Struktur nahe 1 GPa besteht (e.g., Chellappa et al., 2009; Filinchuk et al., 2009), bleiben die Berichte über Phasenübergänge bei höheren Drücken kontrovers (e.g., Chen et al., 2010; Kumar et al., 2010; Lin et al., 2012). Um diese Phasenübergänge zu untersuchen, führten wir in-situ Ramanspektroskopie unter Hochdruck bis zu 65 GPa durch. Wir fanden heraus, dass sich AB unter quasi-hydrostatischen und nicht-hydrostatischen Bedingungen unterschiedlich verhalten. Das mag die Unterschiede in den Beobachtungen der Phasenübergänge unter 12 GPa erklären. Unsere Messungen bestätigen den Phasenübergang bei etwa 12 GPa (Lin et al., 2008) und lassen einen neuen Übergang bei etwa 27 GPa unter quasi-hydrostatischen Bedingungen vermuten. Wir haben beobachtet, dass AB nichtlineare optische Eigenschaften besitzt, die die Frequenzverdopplung (SHG) des Laserlichts ermöglichen. Die Beobachtung des transmittierten Signals der SHG wurde für die Entwicklung und den Test der oben beschriebenen mobilen Laserheizung benutzt. Dies war speziell für die Verbesserung der Fokussierungsmöglichkeiten der Laserstrahlen hilfreich. Die geringe Streustärke der Atome von AB macht Röntgenbeugungsuntersuchungen schwierig, was jede zusätzliche Strukturinformation wertvoll macht. SHG ist nur in anisotropen Medien ohne Inversionssymmetrie möglich. Wir haben SHG beim Durchgang von Nd:YAG ( = 1072 nm) Laserlicht durch AB bei Drücken bis zu 130 GPa beobachtet. Das läßt vermuten, dass die nicht-zentrosymmetrische Punktgruppensymmetrie in diesem Material bis zu sehr hohen Drücken erhalten bleibt
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
koamabayili/VECTRON-author-checklist: VECTRON author checklist
No full textWe have done our best to complete the author checklist relating to the use of animals in the hut study. Note that the objective for the hut study was to evaluate the IRS treatment applications for residual efficacy against Anopheles mosquitoes, including the local An. coluzzii mosquito population. Cows were only used to attract mosquitoes into the huts and no tests were carried out directly on the cows. The author checklist is intended for use with studies where experiments are carried out on animals, which is why we have had such difficulty in completing this for the hut study, as many of the questions do not relate to how the cows were used
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