Experimentelle Modellierung der Bildung von Ferroperiklas unter Bedingungen des oberen Erdmantels

• Antragsteller: Professor Dr. Alan Butler Woodland
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406051903

Ferroperiklas, (Mg,Fe)O, ist ein Hauptphase des unteren Erdmantels. Man findet Ferroperiklas weltweit entweder als einzelne Einschlüsse in Diamant oder zusammen mit Ultrahochdruckphasen, insbesondere Mg-Perovskit (Bridgemanit). Ferroperiklas selbst oder zusammen mit Olivin ist auch bei 1 atm stabil. Diamanten mit nur Ferroperiklas als Einschlüssen können also bei geeigneter Gesamtgesteinszusammensetzung auch aus der Übergangszone oder dem oberen Erdmantel stammen. Simultan mit der Bildung von Diamanten können Ferroperiklase aus karbonatitischen Schmelzen verknüpft mit Redox-Reaktionen kristallisieren oder ebenso durch die Zersetzung von Karbonaten in einer Subduktionsmélange. Um diese Möglichkeiten zu eruieren sollen Hochdruckexperimente mit Ferroperiklas und siliko-karbonatitischen Schmelzen bei 6-10 GPa und Temperaturen bis 1600°C durchgeführt werden. Es soll eine Kapselkonfiguration benutzt werden, bei der Karbonat- und Metallphasen durch eine Olivinlage getrennt sind. Dadurch ist eine Oxidation zone (Fe+1/2O2=FeO) von einer Reduktionszone (MgCO3=MgO+C+O2) getrennt. So können Bedingungen simuliert werden, bei denen Ferroperiklas und Graphit/Diamant direkt aus einer Mg-reichen siliko-karbonatitischen Schmelze kristallisieren. Die Experimente sollen im mg#-reichen Teil des Sytems FeO-MgO-CaO-SiO2-CO2-C mit folgenden Zielen durchgeführt werden: 1) Bestimmung der Zusammensetzung einer siliko-karbonatitischen Schmelze im Gleichgewicht mit Olivin und Graphit/Diamant als Funktion von Druck und Temperatur und 2) Simulation der Kristallisation von Ferroperiklas durch Reduktion einer siliko-karbonatitischen Schmelze mit gleichzeitiger Bildung von Graphit oder Diamant.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Gerhard Peter Brey, Ph.D.