Experimentelle Untersuchung der Reduktion im System CaO-SiO2-CO2 mit Anwendung auf die Bildung von Breyit-Einschlüßen in Diamanten

• Antragsteller: Professor Dr. Alan Butler Woodland
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426912966

Ca-reiche Minerale können als Einschlüsse in Diamanten auftreten. Paragenesen mit solchen Phasen sind Indikatoren für einen supertiefen Ursprung der Diamanten aus der Übergangszone und dem Unteren Erdmantel. Eine besonders interessante Phase ist CaSiO3 mit einer Walströmit-Struktur, die jetzt den Namen „Breyit“ trägt. Sie kommt gelegentlich zusammen mit Larnit oder CaSi2O5 in Titanitstruktur oder beiden Phasen vor und wird dann als Reequilibrationsprodukt von Ca-Perovskit betrachtet. Jedoch ist dioes nicht die einzige mögliche Interpretation. Breyit könnte auch als Reaktioinsprodukt von CaCO3 und SiO2 in subduzierten Sedimenten gebildet werden. Die Bildung würde die Reduktion von Karbonat beinhalten nach einer Reaktion wie CaCO3+SiO2 = CaSiO3+C+O2, wobei Breyit und Diamant gleichzeitig kristallisieren. Mit dieser Studie sollen experimentell die Bedingungen ermittelt werden, unter denen sich Breyit unter reduzierenden Bedingungen im Gleichgewicht mit elementarem Kohlenstoff bildet und somit, ob auif diese Weise Breyit als Einschluss in Diamant entstehen kann. Die Experimente sollen bei 6-10 GPa und 1000-1500°C im einfachen System CaO-SiO2-CO2±H2O durchgeführt werden. Zwei Szenarien einer möglichen Breyit-Bildung in subduzierten Sedimenten sollen geprüft werden: 1) Interaktion zwischen CaCO3 und SiO2 Lagen unter reduzierenden Bedingungen um die obige Reaktion zu modellieren und 2) Reaction von CaCO3 ud SiO2 Mischungen in Gegenwart einer reduzierten COH Fluid-Phase mit niedriger CO2 Aktivität. Breyite würde via der Reaktion CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 gebildet, doch wird die Reaktion durch die Schmelzkurve im CO2-Endglied System abgeschnitten. Fluid mit niedrigerer CO2-Aktivät könnten das Schmelzen verhindern, ermöglichten die Kristallisation von Breyit und stabilisieren potentiel auch Diamant. In beiden experimentellen Serien würde der Sauerstoffpuffer physisch vom Probenmaterial getrennt um ungewollte Reaktionen zu verhindern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Gerhard Peter Brey, Ph.D.