Redox-Melting unter reduzierten Bedingungen im Erdmantel

• Antragsteller: Professor Dr. Alan Butler Woodland
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320586258

Partielles Aufschmelzen im Erdmantel ist ein fundamentaler Prozess für die Differentiation und chemische Entwicklung des Erdinneren. Schmelzen können nicht nur durch Temperaturerhöhung oder Drucksenkung sondern auch durch Redox-Reaktionen generiert werden, durch sogenanntes Redox-Melting. Bei letzterem bewirkt eine Wechselwirkung zwischen reduzierenden CH4-haltigen Fluiden und relativ oxidierendem Peridotit eine Ausfällung von Kohlenstoff (z.B. Diamant). Infolgedessen wird die Fluidphase an H2O angereichert wodurch der Solidus des Peridotits gesenkt und ein Aufschmelzen ohne Temperaturänderung bewirkt wird. Verschiedenste Hinweise deuten darauf hin, dass Redox-Melting im Laufe der Erdgeschichte immer wieder einen relevanten Prozess zur Schmelzbildung darstellt haben könnte: 1) nebeneinander liegende Domänen mit unterschiedlichen Oxidations¬zuständen, 2) das Vorkommen von reduzierten Bedingungen im tiefen oberen Erdmantel, und 3) isotopische Zusammensetzungen von Diamanten, die auf eine Kristallisation aus einem CH4-haltigen Fluid hindeuten. Zurzeit gibt es jedoch fast keinerlei veröffentlichte Daten über die Zusammensetzung und Spurenelement¬charakteristika solcher Redox-Schmelzen. Daher sind die Ziele dieses Projekts: i) die Bestimmung der Peridotit-Solidustemperatur in Anwesenheit von CH4-haltigen Fluiden bei Tiefen von 120-200 km, ii) die Bestimmung der Schmelz¬zusammen¬setzung, einschließlich ausgewählter Spurenelementen, iii) die Bestimmung der Zusammensetzung koexistierender Minerale und Fluidphase, sowie iv) die Untersuchung der Beziehung zwischen Redox-Melting und Diamantbildung. Experimente werden mit Hilfe der Doppel-Kapsel-Methode durchgeführt, um die Sauerstoff-Fugazität festlegen zu können; die Bedingungen werden durch Ir-Fe-Redox-Sensoren kontrolliert. Die Haupt- und Spurenelemente werden mittels Mikrosonde bzw. LA-ICP-MS gemessen. Bei ausgewählten Proben wird die Fluidphase mittels Gasmassenspektrometrie an der ANU (Canberra) analysiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien
• Kooperationspartner: Professor Gregory Yaxley, Ph.D.