Verhalten von refraktären Metallen während einer Metall-Silikat-Seigerung in einem Multimetallsystem.

• Antragsteller: Dr. Daniel Schwander
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Astrophysik und Astronomie ; Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277008682

Hoch siderophile, Metalllegierungen (HSE) in Nuggetform wurden in abgeschreckten Materialien gefunden, die experimentell unter reduzierenden Bedingungen hergestellt wurden, mit dem Ziel Prozesse der Erdkern-Erdmantel-Trennung besser zu verstehen. Ähnliche Prozesse spielen auch innerhalb von Ca-Al-reichen Einschlüssen (CAIs) aus Meteoriten und kosmischen Kügelchen eine wichtige Rolle. Im ersteren Fall (Experimente) wurde vorwiegend ein einzelnes Metall mit Silikatschmelze in ein Gleichgewicht gebracht, wobei die Nuggets durch Ausfällung entstanden sind. In den letzteren Fällen wurde angenommen, dass die Nuggets (Legierungen) durch direkte Gas-Festkörper-Kondensation aus einem Gas solarer Zusammensetzung gebildet wurden. Es zeigte sich jedoch, dass die Eigenschaften der refraktären Metallkörner (RMNs, refractory metal nuggets/HSE-nuggets) aus CAIs deutlich komplexer sind, als bisher angenommen. Detaillierte chemische, petrologische und metallurgische Untersuchungen an RMNs sprechen alle gegen eine Bildung durch Kondensation und stattdessen für eine Ausfällung aus einer Silikatschmelze hin. Ich habe erste Experimente durchgeführt, die eine Ausfällung von RMNs aus einer synthetischen CAI-Schmelze belegen. Die synthetisierten RMNs zeigen eine sehr starke Ähnlichkeit zu den meteoritischen RMNs. Dieser neue Ansatz im Verständnis der Herkunft der RMNs ist ein Beleg für eine Bildung der meteoritischen RMNs aus CAI-Schmelzen. Demnach stellen die RMN-haltigen CAIs wichtige Informationen über die Löslichkeit, das Abtrennungs- und Fraktionierungsverhalten von HSE in Silikat- / CAI-Schmelzen in einem Multimetallsystem bereit.Die Nuggets scheinen in beiden Fällen, in den ältesten und höchst primitiven Materialien des Sonnensystems sowie in synthetisierten Erdmantelmaterialien, durch Ausfällung aus einer Schmelze unter reduzierenden Bedingungen gebildet worden zu sein. Der Zweck des geplanten Projektes ist es, die Verbindung des Auftretens der HSE-Nuggets in CAIs, kosmischen Kügelchen, Chondren und den Laborstudien zu suchen und das Abtrennungs- und Fraktionierungsverhalten von hoch siderophilen Metallen in silikatischen/CAI-Schmelzen unter realistischen Bedingungen zu untersuchen. Dies schließt die Betrachtung einer realistischen Multi-Element-Mischung der hoch siderophilen Metalle und den Vergleich der experimentellen Studien mit Beobachtungen an meteoritischen Material (CAIs) ein. Zu diesem Vorhaben beabsichtige ich Schmelzexperimente durchzuführen, in denen bis zu acht refraktäre Metalle miteinander und einer CAI-/Silikatschmelze bei festgelegten Temperaturen in ein Gleichgewicht gebracht werden. Unterschiedliche Laufzeiten der Experimente und verschiedene Abschreck- und Kühlraten der Syntheseprodukte werden zu einem besseren Verständnis der Nuggetbildung beitragen. Sowohl die Syntheseprodukte, als auch die meteoritischen RMN-haltigen CAIs sollen mittels EDX (für individuelle Nuggets) und LA-ICP-MS (für Bulk-Metallkonzentrationen) analysiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ungarn
• Kooperationspartner: Professor Dr. Christian Gerhard Ballhaus; Dr.-Ing. Stephan Buhre, Ph.D.; Dr. Alexander Heuser; Professor Dr. Klaus Dieter Luther; Dr. Ulrich Ott