Stickstoff im tiefen Erdmantel

• Antragsteller: Professor Dr. Hans Keppler
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299072134

Im Vergleich zu anderen flüchtigen Elementen erscheint Stickstoff auf der Erde verarmt zu sein. Neue Daten aus unserem Labor zeigen jedoch, dass der obere Mantel allein etwa 20 bis 50 mal mehr Stickstoff speichern könnte, als gegenwärtig in der Atmosphäre vorhanden ist. Zusammen mit einer Reihe von Beobachtungen, wie dem Ungleichgewicht zwischen gegenwärtiger Stickstoff-Entgasung und Subduktion, legt dies die Vermutung nahe, dass die Menge an Stickstoff in der Atmosphäre und damit der Atmosphärendruck auf der Erde über geologisch lange Zeiträume geschwankt haben. Um die potentielle Speicherung von Stickstoff im tiefen Mantel besser zu verstehen, soll die Stickstoff-Löslichkeit in den Mineralen der Übergangszone (Wadsleyit, Ringwoodit, Majorit) und im unteren Mantel (Bridgmanit, CaSiO3-Perowskit) experimentell untersucht werden. Die entsprechenden Minerale werden im Gleichgewicht mit einer Stickstoff-reichen Fluidphase in Multi-Anvil-Experimenten synthetisiert und anschließen mit SIMS (Sekundär-Ionen-Massenspektrometrie) untersucht. Der Substitutionsmechanismus von Stickstoff wird mit polarisierter FTIR- und Raman-Spektroskopie sowie mit Einkristall-Röntgenbeugung untersucht werden. Thermodynamische Modelle für die Speicherkapazität und die Gleichgewichtsverteilung von Stickstoff im Mantel werden entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen