Diamantentstehung im Erdmantel: Einfluss von C-O-H Fluiden und Wirtsgesteinen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Dieses Projekt untersuchte die Bildung von Diamanten aus reduzierten Fluiden (C-O-H-System) und die damit verbundenen Veränderungen der Wirtsgesteine in der tiefen Erdkruste, insbesondere im oberen Erdmantel (UM) und der Übergangszone (TZ). Diese Regionen sind entscheidend für das Verständnis der seismischen und geochemischen Eigenschaften der Erde, zeigen jedoch aufgrund von Prozessen wie der Subduktion von ozeanischer Kruste eine erhebliche Heterogenität. Diamanten, die Material aus der tiefen Erde einschließen, bieten einzigartige Einblicke in diese Prozesse, jedoch sind die genauen Bedingungen für ihre Entstehung bisher kaum verstanden. Die Ziele des Projekts umfassten: (1) Die Untersuchung der Pyroxenitbildung und ihrer Rolle bei der Diamantgenese. (2) Die Beziehung zwischen Diamantkristallisation und Fluidzusammensetzung. (3) Die Möglichkeit der isochemischen Diamantbildung, unabhängig von der Zusammensetzung des Wirtsgesteins. Experimente zeigten, dass die Wechselwirkung zwischen siliziumreichen Schmelzen und peridotitischem Mantelmaterial zu mineralogischen Umwandlungen führt, die mit der natürlichen Pyroxenitbildung übereinstimmen. Trotz unterschiedlicher Kapseldesigns wurde jedoch keine Diamantbildung erzielt. Stattdessen wurde konsistent metastabiler Graphit beobachtet, oft in Form idiomorpher Plättchen. Die Analyse mit konfokaler Raman-Spektroskopie zeigte Fluideinschlüsse mit Graphit, Methan und Wasser. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Diamantbildung aus CH4-reichen Fluiden von der Bindung von Wasserstoff in spezifischen Mantelmineralen wie Olivin und Pyroxenen abhängen könnte [Matjuschkin et al., 2020]. Die Forschung hebt auch die Herausforderungen hervor, natürliche Diamantentstehungsprozesse im Labor nachzubilden, wie kinetische Barrieren und die Aufrechterhaltung stabiler Redox-Bedingungen. Obwohl keine Diamanten gebildet wurden, verbessern die Ergebnisse das Verständnis des Kohlenstoffverhaltens unter Hochdruckbedingungen und legen den Grundstein für zukünftige Forschungsarbeiten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A reversed redox gradient in Earth's mantle transition zone. Earth and Planetary Science Letters, 575, 117181.
Beyer, Christopher; Myhill, Robert; Marquardt, Katharina & McCammon, Catherine A.
