Untersuchungen der heterogenen Ikaitbildung und Ikaittransformation als wichtige Prozesse bei der Genese stabiler Calciumcarbonatminerale

• Antragsteller: Professor Dr. Guntram Jordan
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432944448

Ikait (CaCO3x6H2O) ist ein wichtiges Calciumcarbonat-Mineral in den kalten Regionen der Erde. Die zahlreichen Vorkommen von Ikait und seiner Pseudomorphosen belegen die signifikante Rolle des Minerals als bedeutender Bestandteil des polaren Kohlenstoffkreislaufs. Trotz der weiten Verbreitung sind die Bildungs- und Stabilitätsbedingungen von Ikait nicht gut bekannt. Es fehlen vor allem Kenntnisse über die heterogene Keimbildung und Transformation von Ikait. Dies behindert eine zuverlässige Beurteilung der natürlichen Bildungs- und Stabilitätsbedingungen des Minerals. Aus Vorarbeiten ist bekannt, dass die Oberflächen von Quarz und Glimmer den Übersättigungsbereich der Ikait-Bildung bei T = 0 °C gegenüber einer homogenen Bildung signifikant erweitern. Die An- oder Abwesenheit von Mineraloberflächen ist deshalb ein fundamental wichtiges Kriterium für die Ikait-Bildung. Inwieweit die Auswirkungen von Mineraloberflächen auf die Keimbildung von Ikait auch bei Temperaturen über 0 °C signifikant sind, ist jedoch noch unbekannt. Auch die Auswirkungen zunehmender Temperaturen auf die Transformation von Ikait in stabilere wasserfreie Calciumcarbonate in Gegenwart von Mineraloberflächen ist nicht bekannt. Kenntnisse über die heterogene Keimbildung und Transformation von Ikait bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunkts von Wasser sind jedoch von immenser Bedeutung, um die Eignung des Minerals als Anzeiger kalter Temperaturen richtig beurteilen zu können. Darüber hinaus können Kenntnisse über die heterogene Bildung und Transformation von Ikait bei T > 0 °C zu einem wesentlich besseren Verständnis der verschiedenen Bildungswege wasserfreier CaCO3-Polymorphe in den kalten Bereichen der Erde beitragen. Ziel des Projekts ist es daher, sowohl die Bildung als auch den Transformationsprozess von Ikait in Gegenwart von Mineraloberflächen bei T > 0 °C zu untersuchen. Aufbauend auf die bereits erfolgreich durchgeführten Experimente mit Cryo-Mixed-Batch-Reaktoren (CMBR) zur heterogenen Keimbildung von Ikait bei T = 0 °C sollen nun die Bildungsbedingungen bei T > 0 °C in Gegenwart von Quarz und Glimmer untersucht werden. Darüber hinaus sollen erstmals Erkenntnisse über die Stabilität und den Transformationsprozess von Ikait in Gegenwart dieser Mineraloberflächen erzielt werden. Dazu wird zusätzlich zu den CMBR-Experimenten die Aktivität der Substrate auf den Keimbildungs- und Transformationsprozess sowohl phasenanalytisch (XRD) als auch mikroskopisch (Cryo-REM und Cryo-AFM) untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Wolfgang W. Schmahl