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FP7

fatemantle Ergebnis in Kürze

Project ID: 302637
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Deutschland

Subduktion der ozeanischen Erdkruste und das Schicksal von flüchtigen Stoffen 

Eine wichtige Frage, die die Wissenschaftler fasziniert, ist das Ausmaß, in dem die Ozeane entweder zum Mantel zurückkehren oder von dem Mantel vertrieben werden. Das ist der Bereich innerhalb des Erdinneren, der zwischen der Erdkruste und seinem Kern liegt. Die Antworten wurden durch eine EU-finanzierte Initiative gesucht, die den maximalen Wassergehalt (H2O) von nominell wasserfreien Mineralien (NAM) in subduzierter Kruste sucht, die flüchtige Stoffe enthält. 
Subduktion der ozeanischen Erdkruste und das Schicksal von flüchtigen Stoffen 
Obwohl flüchtige Stoffe wie H2O, Kohlendioxid, Kohlenstoff und Methan für das Leben auf der Erde kritisch sind, werden sie oft übersehen. Die flüchtigen Stoffe sind eine Gruppe von chemischen Elementen und Verbindungen mit niedrigem Siedepunkt, die mit der Erdkruste und / oder Atmosphäre in Zusammenhang stehen und durch Vulkanausbrüche aus dem Erdinneren entweichen.

Das Erdinnere wird durch Subduktion, wobei sich eine tektonische Platte unter eine andere schiebt und in den Erdmantel sinkt, mit flüchtigen Stoffen nachgefüllt. Da Proben aus dem tiefen Inneren des Planeten nicht zugänglich sind, wurde das Projekt FATEMANTLE (The fate and behaviour of volatiles during subduction of oceanic crustal material towards greater mantle depths) etabliert, um die Bedingungen und Prozesse im tiefen Erdmantel zu simulieren.

Hochdruck- und Hochtemperaturversuche wurden an NAMS durchgeführt. Die Wissenschaftler wollten die maximale Speicherkapazität, die Löslichkeit und das Verhalten von flüchtigen Komponenten während der Subduktion von karboniertem, hydratisiertem ozeanischen Material in der Übergangszone des Mantels bestimmen. Der experimentelle Ansatz ermöglichte es den Wissenschaftlern, den maximalen H2O-Gehalt von NAM in der volatile Stoffe tragenden subduzierten ozeanischen Erdkruste zu bestimmen.

Proben mit der Zusammensetzung von hydrierter ozeanischer Kruste, aber mit variablem-H2O-Gehalt, wurden in Metallkapseln geschweißt und mit einer 1 000 Tonnen Multi-Ambosspresse komprimiert, um einen Druck zu erzeugen, der dem in einer Tiefe von 100-200 km im Erdmantel entspricht. Dies ist die Tiefe, in der die meisten Dehydratationsreaktionen in Subduktionszonen stattfinden.

Ergebnisse zeigten, dass die Konzentrationen von H2O, die in Phengit, einem Glimmer, gespeichert sind, einem der wenigen wasserhaltigen Mineralstoffe, die in Tiefen von mehr als 100 km stabil sind, relativ gering sind. Dies bedeutet, dass relativ wenig H2O subduziert wird. Die Forscher untersuchten auch die Homogenisierungsprozesse zwischen subduzierter ozeanischer Kruste und Mantelgestein. Sie fanden heraus, dass die Teilschmelze von Siliziumdioxid mit Olivin reagiert, dem Hauptmantelmaterial, um schmale Zonen des neuen Minerals Orthopyroxen zu bilden.

FATEMANTLE untersuchte auch, wie das teilweise Schmelzen von Eklogit- und Peridotitgestein sich auf die Fülle von Sauerstoff im Mantel auswirkt. Die Ergebnisse zeigten, dass Eisen-III eine inkompatible Komponente im Mantel ist und sich bevorzugt in Schmelzen als in Mineralien abtrennt.

Die Extraktion von partieller Schmelze ist daher ein Weg, bei dem Sauerstoff aus Regionen des Mantels entfernt wird. Diese Ergebnisse erklären, wie Eklogitgestein reduziert werden kann und daher als Wirtsgesteine für die tiefe Subduktion von Kohlenstoff als Diamant dienen kann.
 

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Subduktion, ozeanische Kruste, flüchtige Stoffe, Mantel, nominell wasserfreie Minerale, FATEMANTLE 
Datensatznummer: 183128 / Zuletzt geändert am: 2016-08-02
Bereich: Umwelt