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Projekt
Die Fraktionierung von Titan Isotopen während magmatischen Prozesse auf dem Mond - Die Relevanz unterschiedlicher Redoxbedingungen
Antragsteller
Professor Dr. Raúl Fonseca
Fachliche Zuordnung
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Förderung
Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391109357
Titan ist ein refraktäres, lithophiles Element und wird dadurch weder durch Kernbildungsprozesse noch durch volatilen Verlust während planetarischer Differenzierung beeinflusst. Titan-Isotopen-Variationen in der Silikat-Erde und Mond sollten daher innerplanetare Prozesse widerspiegeln. Im Vergleich zur Erde hat der Mond eine einfachere geologische Geschichte, sodass seine magmatische Aktivität Einblicke in die frühe Evolution des Systems Erde-Mond liefert. Lunare Mare-Basalte können in zwei Gruppen eingeteilt werden: Basalte mit niedrigem und hohem Ti-Gehalt. Während Basalte mit niedrigem Ti-Gehalt Produkte partieller Aufschmelzung Peridotit-ähnlichen Materials sind, wird angenommen, dass die Basalte mit hohem Ti-Gehalt aus hybridisierten, Fe-Ti-Oxid-reichen Mantelquellen stammen. Wichtig hierbei ist, dass die Mantelquellen von Basalten mit hohem Ti-Gehalt vermutlich erheblich reduzierter sind als jene von Basalten mit niedrigem Ti-Gehalt, was die Bildung von Ti3+ ermöglicht. Mögliche redoxabhängige Änderungen der Speziation und Koordination von Ti in Silikatschmelzen und Mondmantelmineralen können die Fraktionierung von Ti-Isotopen während des Mondmagmatismus beeinflussen. Sollte während der Petrogenese von Basalten mit hohem Ti-Gehalt Ti3+ von Ti4+ entkoppelt werden, könnte dies zur Fraktionierung der Ti-Isotopen führen. Neuere Beobachtungen, dass Mondbasalte mit hohem Ti-Gehalt zu höheren d49Ti tendieren als Basalte mit niedrigem Ti-Gehalt, scheint diese Annahme zu unterstützen. Redox-abhängige Fraktionierung stabiler Isotope bei magmatischen Prozessen wurde schon bei terrestrischen Basalten beobachtet, insofern sie höhere d56Fe - Werte zeigen als ihre Mantelquellen. Dies wurde als Resultat der unterschiedlichen Fe2+/Fe3+ Verhältnisse der Basalte im Gegensatz zu ihren Mantelquellen interpretiert. Der genaue Prozess, der potentiell Ti-Isotopenfraktionierung ermöglicht, ist jedoch nicht ausreichend erfasst. So ist die Rolle des Redox-Zustandes und die Phasen, die in der Lage sind Ti-Isotope während der partiellen Aufschmelzung von Mondmantelquellen mit hohem Ti-Gehalt zu fraktionieren, nicht bekannt.Das hier vorgeschlagene experimentelle und geochemische Projekt dient der Untersuchung der aus dem Magmatismus des Mondes resultierenden Ti-Isotopenfraktionierung. Dabei ist es das Ziel, die Schmelzbedingungen der Mondbasalte und deren Kristallisation zu reproduzieren sowie die Ti-Isotopenzusammensetzung aller Phasen, die an der Petrogenese der Basalte mit hohem Ti-Gehalt beteiligt sind, zu bestimmen. Dies ermöglicht, den genauen Prozess zu identifizieren, der für die beobachtete Ti-Isotopenfraktionierung in Mondbasalten verantwortlich ist. Langfristig kann dann potenziell die Ti-Isotopenzusammensetzung in Phasen von differenzierten Planetenkörpern im Sonnensystem als Proxy für Redoxbedingungen, die das Schmelzen und die Kristallisation in diesen Körpern steuern, benutzt werden.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
