Prozesse bei fluid-gesteuerten Mineralreaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard Franz
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 22341081

Ziel der Untersuchungen ist es, Informationen über die Steuerung von Mineralreaktionen zu erhalten, bei denen Auflösung-Ausfällung der entscheidende Reaktionsmechanismus ist. Damit soll es möglich sein, Reaktionstexturen wie z.B. typische Reaktionskoronen zu erklären oder die Elementverteilung zwischen Reaktanten und Produkten bei solchen Umwandlungen zu untersuchen. Wir haben uns dabei beschränkt auf das allgemeine System `Oxidisches Mineral plus Fluid = silikatisches Mineral. Nach der Untersuchung der Modellsystems Rutil + (Ca,Si)aq = Titanit wollen wir das System `Korund + Siaq = Al-Silikat untersuchen. Nach unseren Voruntersuchungen gibt es interessante Vergleichsmöglichkeiten: Rutil-Titanit ist ganz wesentlich gesteuert durch Transportmechanismen durch einen Reaktionssaum entlang transienter Transportwege an Korngrenzen des Titanits. Das Auflösungsverhalten des Rutils wird wesentlich bestimmt von der Art und Weise, wie Titanit aufwächst, die Orientierung des Rutils und seine Struktur spielen keine Rolle, ebensowenig die Keimbildung von Titanit, die spontan abläuft und keinerlei Epitaxie zum Rutil zeigt. Im System Korund-Al-Silikat sehen wir (Naturbeobachtung) zwar auch eine Auflösung des Korunds in Abhängigkeit vom aufgewachsenen Disthen, aber erste Experimente zeigen eindeutig, dass Epitaxie und Mikrostruktur des Korunds (Spaltbarkeit-Teilbarkeit; Zwillinge) einen ganz entscheidenden Einfluss haben. Si dringt in den Korund ein, bildet dort eine Vorläuferphase von Al-Silikat. Ziel ist es, durch systematische zeitabhängige Versuche bei P-T-Bedingungen zugänglich mit der konventionellen Hydrothermalapparatur und mit der Piston-Zylinder-Presse mit Fluiden variabler Zusammensetzung den Reaktionsmechanismus bei der Auflösung von Korund und Wiederausfällung von Al-Silikat (Disthen, optional Sillimanit) zu bestimmen. Verwendet werden natürliche und synthetische Einkristalle, die mit einem Fluid reagieren. Versuche mit gedopten Korundkristallen (Cr, Fe, V) sollen durchgeführt werden, um das Elementverteilungsmuster zu untersuchen und zu klären, inwiefern die Substitution von Spurenelementen die Aufnahme von Si in das Korundgitter beeinflusst. Der Vergleich der beiden Modellsysteme mit unterschiedlicher Steuerung (transportgesteuert - grenzflächen-keimbildungsgesteuert) sollte erlauben, aus Reaktionstexturen und Elementverteilungsmustern in natürlichen Beispiel Aussagen über den Reaktionsmechanismus zu machen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 741: Nanoscale Processes and Geomaterials Properties