Untersuchung des Ersatzes von Granat zur Bestimmung der Dauer geologischer Prozesse

• Antragstellerin: Dr. Josephine Moore
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Geologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576516420

Das metamorphe Gesteinsarchiv bewahrt primäre Informationen über die Bedingungen (Druck {P}, Temperatur {T}, Zusammensetzung {x} und Zeit {t}) sowie die Raten geologischer Prozesse, die während geodynamischer Vorgänge wie Gebirgsbildungszyklen ablaufen. Diese Informationen sind sowohl in den Gleichgewichtsmineralzusammensetzungen und -paragenesen als auch in Mineralzonierungen gespeichert, die durch Nichtgleichgewichtsprozesse entstehen. Das Granat die Gleichgewichtsbedingungen (P, T, x und t) sowie Nichtgleichgewichtsprozesse in Form von chemischen Zonierungen aufzeichnen kann, macht ihn zu einem wichtigen metamorphen Mineral. Eine korrekte Interpretation der chemischen Granatzonierung setzt jedoch eine genaue Identifizierung der Mechanismen voraus, die für deren Entstehung verantwortlich sind. Ob Zonierung durch Korngrenzendiffusion während des epitaktischen Wachstums, durch postwachstums-bedingte Modifikation mittels Volumendiffusion oder durch Granat-Granat-Ersetzung infolge von Lösungs-Fällungsprozessen entsteht - jede dieser Mechanismen erfordert ein anderes interpretatives Konzept. Unsere derzeit unvollständige Charakterisierung von Lösungs-Fällungsprozess bedingtem Granatwachstum stellt daher ein erhebliches Hindernis für die präzise Interpretation der beobachteten Granatzonierung dar. Ein besseres Verständnis der chemischen Zusammensetzung und der texturellen Merkmale von Lösungs-Fällungsprozessen in Granat könnte bedeutende Auswirkungen auf die Geschwindigkeit haben, die wir metamorphen Prozessen zuschreiben, da die Rate der Lösungs-Fällungsprozesse im Allgemeinen wesentlich höher ist als die der Volumendiffusion. Zudem können experimentell reproduzierte graduelle Zusammensetzungsprofile, die während der Lösungs-Fällungsreaktionen von Granat entstehen, genutzt werden, um experimentelle Randbedingungen für die Interpretation der Bedingungen und Raten der Metamorphose in natürlichen Systemen zu setzen. Das Ziel dieses Projekts ist es, die texturellen und chemischen Charakteristika von Lösungs-Fällungsprozessen in Granat zu beschreiben und zu quantifizieren. Dies geschieht durch eine Kombination aus experimenteller Arbeit, der Untersuchung natürlicher Proben und numerischer reaktiver Transportmodellierung. Im Rahmen des Projekts soll durch Experimente der jeweilige Einfluss von T, t und der Fluidzusammensetzung auf das Ausmaß und die Eigenschaften von Lösungs-Fällungs-Fronten in Granat untersucht werden. Feldstudien werden durchgeführt, um die experimentellen Ergebnisse mit Granatproben aus verschiedenen metamorphen Umgebungen zu vergleichen und gegenüberzustellen. Das übergeordnete Ziel besteht darin, die aus Experimenten, feldbasierten Studien und thermodynamischer Modellierung gewonnenen Erkenntnisse zur Erstellung numerischer reaktiver Transportmodelle zu nutzen. Letztendlich sollen diese Modelle genauere Einschränkungen für die Zeitskalen metamorphen Prozessen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen