Phase relations and thermodynamic properties of solid solutions in the Mg2SiO4-Fe2SiO4 silicate spinel-magnetite ternary system

• Applicant: Professor Dr. Rainer Altherr
• Subject Area: Mineralogy, Petrology and Geochemistry
• Term: from 1999 to 2003
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5196894

Silikatspinell und Wadsleyit sind Hochdruck-Modifikationen von (Mg,Fe)2Si04 und stellen wichtige Phasen im unteren wie auch im oberen Teil der Übergangszone des Erdmantels dar. Obwohl die Löslichkeit von Fe3+ in diesen Phasen von großer Bedeutung für den Oxidationsgrad der Übergangszone ist, liegen über das chemische Verhalten von Fe3+ in Silikatspinell und Wadsleyit mit mantelrelevanter Zusammensetzung [Mg/(Mg+Fe) ~ 0.9] bislang kaum Daten vor. Da die Olivin-Wadsleyit-Phasenumwandlung für die seismische Diskontinuität in 410 km Tiefe verantwortlich ist, sind die Auswirkungen von Fe3+ auf die Lage und Breite dieser Umwandlung im P-T-Raum von großer geophysikalischer Bedeutung. Ziel dieses Projekts ist die Bestimmung der Phasenbeziehungen im ternären System Mg2Si04-Fe2Si04-Fe304 bei hohen Temperaturen und Drücken. Hierbei sind folgende Aspekte von Bedeutung: (1) Die Stabilität von Fe3+-haltigen Silikatspinellmischkristallen, (2) das Vorkommen von Spinelloidphasen mit Wadsleyit-Struktur und (3) die Mg-Fe2+-Verteilung zwischen Olivinmischkristallen und Spinellmischkristallen. Weiterhin sollen die thermodynamischen Eigenschaften der ternären Spinell- und Spinelloidmischkristalle bestimmt werden. Diese Daten liefern wichtige Information über das chemische Verhalten von Fe3+ unter Mantelbedingungen.

• DFG Programme: Research Grants