Calciumisotopenfraktionierung zwischen Silikatmineralen und Schmelzen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Nikolaus Gussone
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 343559710

Geochemische Signaturen stabiler Ca-Isotope werden als Proxies für verschiedene niedrig-temperatur Anwendungen verwendet, bspw. als Indikator für Änderungen des ozeanischen Ca-Budgets, für die trophische Stufe in der Nahrungskette, Nährstoffkreisläufe in Böden oder Biomineralisationsprozesse. Im Hochtemperaturbereich wurde massenabhängige Ca-Isotopenfraktionierung lange Zeit für gering angesehen, neuere Studien zeigen jedoch messbare Unterschiede zwischen verschiedenen Silikatgesteinen und -mineralen. Recycling von Krustenmaterial in den Erdmantel wird als möglicher Prozess angesehen um Ca isotopenvariationen in Silikatgesteinen zu erklären, während Auswirkungen von partiellem Schmelzen oder fraktionierter Kristallisation nicht hinreichend erforscht sind. Anhand von natürlichen Gesteinen und Schmelzexperimenten werden wir Ca-Isotopensystematiken identifizieren. An Ozeaninselbasalten verschiedener Hotspots, Schmelzregionen und Schmelzgrade, werden wir eine Systematik für partielles Schmelzen, fraktionierte Kristallisation und ggf. Mantelquellen erstellen. Die Entwicklung der Ca-Isotopie einer Schmelze in einer Magmenkammer bei fortschreitender fraktionierten Kristallisation Ca-reicher Phasen, werden wir anhand von Proben aus einer vulkanischen Sequenz untersuchen.Ein Schwerpunkt dieses Projektes ist die Untersuchung der Ca-Isotopenfraktionierung zwischen Silikatschmelzen und Granat und Klinopyroxen, weil dies die Mineralphasen sind, die das Ca-Budget möglicher partieller Mantelschmelzen dominieren. Dies planen wir mithilfe von Mineral-Schmelze-Verteilungsexperimenten bei verschieden Temperatur- und Druckbedingungen zu erreichen.Als Synthese werden wir ein Model entwickeln, dass die Ca-Isotopenfraktionierung der beiden magmatischen Prozesse partielles Schmelzen und fraktionierte Kristallisation beschreibt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Dr. Jasper Berndt-Gerdes; Professor Stephan Klemme, Ph.D.; Dr. Arno Rohrbach; Professor Andreas Stracke, Ph.D.