Detailseite
Projekt
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
Dr. Lkhamsuren Bayarjargal; Professor Dr. Björn Winkler
Fachliche Zuordnung
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242495784
Das wissenschaftliche Ziel des vorliegenden Projektes ist das gleiche wie das Gesamtziel der Forschergruppe, nämlich die Strukturen, Eigenschaften und Reaktionen von Karbonaten unter extremen Bedingungen besser zu verstehen. Um dieses Ziel zu erreichen, schlagen wir vor, die Stabilitäten von Karbonaten und Reaktionen zwischen Karbonaten und Mantelmineralien bei geophysikalisch relevanten Bedingungen in lasergeheizten Diamantstempelzellen zu untersuchen. Wir werden die experimentellen Studien mit DFT-basierten atomistischen Modellen ergänzen, um Spektren quantitativ interpretieren und thermophysikalische Parameter ableiten zu können.Phasenstabilität von Karbonaten bei hohem Druck und Temperatur: Die Stabilitäten der Endglieder im System (Ca,Mg,Fe)CO3 wurden bereits intensiv untersucht. CaCO3 und MgCO3 sind als reine Phasen bei Druck- und Temperaturbedingungen, die dem tiefen unteren Mantel entsprechen, chemisch stabil, unterliegen jedoch einer Abfolge von strukturellen Phasenübergängen. Im Gegensatz dazu zerfällt FeCO3 in Eisenkarbonate mit unerwarteter Stöchiometrie und in Eisenoxide. Die meisten neuen Eisenkarbonate sind nur bei sehr hohen Drücken und Temperaturen stabil. Weiterhin sind Studien über das Verhalten von Mischkristallen im System (Ca,Mg,Fe)CO3 meistens auf Umgebungstemperatur bei höheren Drücken oder höherer Temperatur bei relativ geringen Drücken beschränkt. Es gibt daher eine signifikante Lücke in unserem Wissen über die Stabilität von binären und ternären Mischkristallen im System (Ca,Fe,Mg)CO3 bei Mantelbedingungen. Daher schlagen wir vor, unsere Studien zur Bestimmung der Phasendiagramme für binäre oder ternäre Mischkristallevon (Ca,Fe,Mg)CO3 unter Verwendung von in situ Röntgenbeugung und in situ Raman- und Fluoreszenzspektroskopie fortzusetzen.Reaktion zwischen Karbonaten und Mantelmineralien: Die Existenz von Karbonatitschmelzen im Mantel wurde aus der Analyse von Einschlüssen in Diamanten hergeleitet. Solche karbonathaltigen Schmelzen können für die Umverteilung von chemischen Elementen im Mantel verantwortlich sein. Bisher wurden aber in den meisten Studien zur Verteilung von Spurenelementen abgeschreckte Proben verwendet. Weil es bisher keine Daten zur Verteilung von Spurenelementen zwischen Karbonat-Silikat-Wechselwirkungen bei Mantelbedingungen gibt, möchten wir mit dem vorliegenden Projekt diese Lücke schließen. Einige Studien haben bereits gezeigt, dass Röntgenfluoreszenzspektroskopie, XRF, auch für in situ Untersuchungen der Spurenelementverteilung angewendet werden kann. Allerdings ist die Anwendbarkeit von XRF für in situ Studien bei hohen p, T begrenzt. Wir wollen daher für eine Quantifizierung der Elementverteilung aufgrund von Reaktionen zwischen Silikaten und Karbonaten dotierte Proben benutzen, so dass wir die Elementverteilung durch zeitaufgelöste Laserfluoreszenzspektroskopie, Raman-Spektroskopie und Röntgenbeugung in laserheizten Diamantstempelzellen verstehen können.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
