FOR 2125:  "Structures, properties and reactions of carbonates at high temperatures and pressures"

• Fachliche Zuordnung: Geowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242495784

Das Verständnis der Zusammensetzung und der physikalischen Eigenschaften der Übergangszone und des unteren Erdmantels sowie der Prozesse, die ihr Verhalten bestimmen, ist eine der großen Herausforderungen der modernen Geowissenschaften. Insbesondere ist die Rolle der Karbonate im Erdmantel unbekannt. Es ist durchaus möglich, dass sich über 90 % des Kohlenstoffs der Erde in der tiefen Erde befindet. Es wird geschätzt, dass jährlich 0.9 – 1.8 Tmol Kohlenstoff, hauptsächlich als Karbonat, subduziert wird. Karbonate sind schon lange in Magmen aus Tiefen von mehr als 150 km Tiefe nachgewiesen und als Einschlüsse in Diamanten aus großen Tiefen (mehr als 660 km) gefunden worden. Die Interpretation von Daten und Modellen, die aufgrund von Untersuchungen natürlicher Proben gewonnen bzw. erstellt wurden, ist schwierig, da Experimente unter wohldefinierten Bedingungen, mit denen man die Schlüsse überprüfen könnte, aufgrund von technischen Schwierigkeiten bisher nur selten durchgeführt wurden. In der ersten Förderperiode (2015-2017) wurden im Rahmen der DFG-Forschergruppe 2125 Methoden entwickelt, mit denen Experimente, die für ein tieferes Verständnis von Phasenbeziehungen, Kristallchemie, physikalischen Eigenschaften und Reaktionen von Karbonaten bei Bedingungen, die für die Übergangszone und den unteren Mantel relevant sind, durchgeführt werden können. In der zweiten Förderperiode sollen diese Methoden weiter eingesetzt werden, um im Rahmen von neun Projekten Reaktionen von Carbonaten mit Silikaten und Oxiden, die Bildung von Carbonaten mit tetraedrisch koordiniertem Kohlenstoff, die Synthese von neuen Hochdruckphasen sowie strukturelle, elektronische und physikalische Eigenschaften von Carbonaten unter Mantelbedingungen zu untersuchen. In der regional verteilten Forschergruppe, an der Gruppen aus Frankfurt, Bayreuth, Berlin/Potsdam, Dortmund, Freiberg, Köln und Hamburg/Schenefeld beteiligt sind, ergänzen sich die vorhandene Ausstattung und Expertise optimal.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Carbonate und Schock-Kompression: Stabilität, Phasentransformation und chemische Reaktionen mit Silikaten (Antragsteller Kroke, Edwin )
• Chemische Reaktionen zwischen Karbonaten und pyrolitischem Erdmantel und Entstehung ultratiefer Diamanten (Antragsteller Dubrovinsky, Leonid )
• Die elektronische Struktur von Fe/Mg-Karbonaten bei Bedingungen des unteren Erdmantels: Bedeutung für die Bildung von tetraedrisch koordiniertem Kohlenstoff (Antragsteller Sternemann, Christian ;  Wilke, Max )
• Elastische Eigenschaften und Struktur von Karbonat-Mineralen unter Bedingungen des oberen Erdmantels (Antragsteller Speziale, Sergio ;  Winkler, Björn )
• Elastische Eigenschaften von Karbonaten bei hohen Drücken und Temperaturen (Antragstellerin McCammon, Catherine )
• Koordination der Forschungsgruppe 2125 (Antragsteller Winkler, Björn )
• Phasenbeziehungen (sub und super Solidus) im CaCO3 und MgCO3 System bei hohen Drücken und Temperaturen (Antragstellerinnen / Antragsteller Koch-Müller, Monika ;  Reichmann, Ph.D., Hans Josef )
• Röntgenfluoreszenz- und Röntgenabsorptionsspektroskopiestudien zu Elementverteilungsprozessen zwischen Karbonaten und Mantelphasen im unteren Mantel (Antragstellerinnen / Antragsteller Appel, Karen ;  Wilke, Max )
• Strukturelle, elektronische und thermodynamische Eigenschaften von Karbonaten bei hohen Drücken und Temperaturen mit in-situ Spektroskopie und elektronischer Strukturberechnungen (Antragstellerinnen / Antragsteller Efthymiopoulos, Ilias ;  Jahn, Sandro ;  Koch-Müller, Monika )
• Verständnis der Phasenstabilitäten von Karbonaten und von Reaktionen zwischen Karbonaten und Mantelmineralien bei hohen Drücken und Temperaturen in der LH-DAC mittels Raman- und zeitaufgelöster Laserfluoreszenz-Spektroskopie (Antragsteller Bayarjargal, Lkhamsuren ;  Winkler, Björn )

• Sprecher: Professor Dr. Björn Winkler