Bestimmung der Wasserdissoziationskonstante aus den Beziehungen zwischen der Wasserlöslichkeit von Ringwoodit und der Sauerstoffsfugazität

• Antragsteller: Professor Dr. Tomoo Katsura
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392411544

Es wurde gefunden, dass eine vor kurzem entdeckte Ringwoodit-Inklusion in einen Diamanten mehr als 1,4% Wasser enthielt. Diese Tatsache weist darauf hin, dass die Mantelübergangszone wasserreich ist, zumindest lokal. Eine offene Frage ist, ob die Übergangszone global oder lokal wasserreich ist. Es wird davon ausgegangen, dass die Sauerstoffsfugazität in der Mantelübergangszone sehr niedrig ist: knapp unterhalb des Eisen-Wustit (IW) -Puffers. Die thermodynamische Untersuchung deutet darauf hin, dass der Anteil von Wasser in flüssigen Phasen wegen der Dissoziation von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mit abnehmender Sauerstoffsfugazität abnimmt. Da die Abnahme der Wasseranteil in Flüssigkeiten den maximalen Wassergehalt in Ringwoodit verringern sollte, sind die wasserreichen und stark reduzierten Bedingungen unvereinbar. Wenn die Mehrheit der Übergangszone reduziert würde, sollte sie nicht wasserreich sein, und ihr wasserreicher Zustand sollte ein lokales Merkmal sein. Um diese Hypothese zu beweisen, werden wir den maximalen Wassergehalt in Ringwoodit als Funktion der Sauerstoffsfugazität bestimmen.Wir werden den maximalen Wassergehalt in Ringwoodit in den drei folgenden Systemen untersuchen: 1) Mg2SiO4-Ringwoodit + H2O-H2-Fluid, 2) Mg2SiO4-Ringwoodit + Diamant + H2O-CH4-Flüssigkeit und 3) Ringwoodit mit natürlicher Olivin-Zusammensetzung + Diamant + H2O- CH4. Die Hydratationsexperimente werden bei einem Druck von 19,5 GPa und einer Temperatur von 1400 K mithilfe einer großvolumigen Multi-Stempel-Presse durchgeführt. Die Doppelkapseltechnik wird verwendet, um die Probe, den Sauerstoffpuffer und das Fluid abzugleichen, wobei die Probe und das Wasser in die innere Kapsel geladen werden und ein Puffer und Wasser zwischen den inneren und äußeren Kapseln geladen werden. Elf Sauerstoff-Puffer von Pt-PtO2, Fe3O4-Fe2O3, Ni-NiO, Re-ReO2, FeO-Fe3O4, Mg2SiO4-MgSiO3-MgCO3-C, Mo-MoO2, Fe-Fe(x)O, Cr-Cr2O3, Si- SiO2 und Zr-ZrO2 werden für das erste System verwendet. Für das zweite System werden sechs Puffer von Mg2SiO4-MgSiO3-MgCO3-C, Mo-MoO2, Fe-Fe (x) O, Cr-Cr2O3, Si-SiO2 und Zr-ZrO2 verwendet. Für das dritte System werden sechs Puffer von Fe-FexO, Mo-MoO2, Re-ReO2, Ni-NiO2, und FexO-Fe3O4 verwendet. Der Wassergehalt in der Übergangszone wird auf der Grundlage der erhaltenen Beziehung zwischen den Wasserkonzentrationen - Sauerstoffsfugazität untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen