Diffusion in wichtigen Mineralphasen: Teil 4: Spinell

• Antragsteller: Professor Dr. Sumit Chakraborty, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405665352

Minerale der Spinellgruppe sind weit verbreitet in terrestrischen magmatischen Gesteinen als auch in Proben des Erdmantels, des Mondes oder des Mars, Meteoriten des Asteroidengürtels, und metamorphen Gesteinen. Die chemische Zusammensetzung von Spinellen wird als petrogenetischer Indikator benutzt, um Kristallisationspfade, Temperaturen, Sauerstofffugazitäten, und Drücke der Bildungsbedingungen zu rekonstruieren. Die chemische Zonierung in Spinellen wurde dazu benutzt, um die Änderungsraten dieser Größen mittels Diffusionsmodellierung zu bestimmen. Zusätzlich benötigt man Diffusionsdaten für Spinelle, um die Temperatur zu bestimmen, bei der Spinellzusammensetzungen einfrieren und die Bildungsbedingungen des Gesteins konservieren. Zudem sind Spinelle und dessen Diffusionsparameter in den Materialwissenschaften für eine Reihe von Anwendungen relevant. Es gibt eine signifikante Menge von Diffusionsdaten für Spinell, allerdings fehlen wesentliche Daten für die erwähnten Anwendungen. Insbesondere ist der Effekt der dreiwertigen Kationen, die einen Kationenplatz in der Spinellstruktur besetzen, auf die Diffusion der zweiwertigen Kationen (Fe2+, Mg), die den anderen Kationenplatz in der Struktur besetzen, unbekannt. Das wesentliche Ziel dieses Projektes ist es mittels der vorhandenen experimentellen und analytischen Einrichtungen der Forschungsgruppe und den methodischen Entwicklungen aus der ersten Förderperiode diese Datenlücke zu schließen. Die mittels der neu etablierten experimentellen Methoden erworbenen Daten inklusive der gemessenen diffusiven Fraktionierung der Isotopendaten werden mittels der Theorie der Multikomponentendiffusion modelliert, um die Kopplung der Kationendiffusion und deren Diffusionsmechanismen besser zu verstehen. Ein wesentlicher Fortschritt dieses Projektes ist die Möglichkeit die diffusive Fraktionierung von Silikaten (Daten aus der ersten Förderperiode der Forschungsgruppe, TP1 und TP3) und Oxiden im Vergleich zu studieren. Solch ein Datensatz existiert bisher noch nicht.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2881: Diffusions-Chronometrie von magmatischen Systemen
• Mitverantwortlich: Dr. Ralf Dohmen