Verhalten von Halogenen im Oberen Erdmantel

Halogene sind wichtige Komponenten in vulkanischen Gasen und könnten ein Schlüssel zum Verständnis und die Vorhersage von Vulkanausbrüchen sein. Die Kenntnis der Rolle von Halogenen im System Erde kann dazu beitragen unser Verständnis der Entwicklung von magmatischen Systemen zu verbessern und zu verstehen wie Halogene in Subduktionszonen, dem Ort des gefährlichsten Vulkanismus der Erde, transportiert werden. Die Verteilung von Halogenen zwischen wäßrigen fluiden Phasen, silikatischen Schmelzen und Mantelmineralen ist bisher nicht besonders gut bekannt und experimentelle Daten nicht vorhanden. In diesem Projekt soll der Einbau von Halogenen in nominell Halogen-freie Minerale, NHFM, z.B. Olivin und Pyroxene, erforscht werden. Experimente im System MgO-SiO2-H2O + Halogens sollen unter Bedingungen des Oberen Erdmantels durchgeführt werden. Außerdem soll der Einfluss der chemischen Zusammensetzung durch Zugabe von Al2O3, CaO und FeO im Startmaterial untersucht werden. Die Experimente sollen bei Drücken zwischen 2 und 4 GPa und Temperaturen zwischen 1000 und 1300C durchgeführt werden. Hauptelemente und Halogene sollen mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde und der LA-GD-TOFMS (Laser Ablation Glow Discharge Time-Of-Flight Mass Spectrometry) analysiert werden. Nach dem Experiment besteht das Phasengemisch aus Kristallen Schmelze fluide Phase, was es erlauben sollte (1) die Löslichkeit von Halogenen in Olivin, Pyroxenen und Granat und (2) die Verteilungskoeffizienten von Halogenen zwischen fluiden Phasen, Schmelzen und NHFMs zu bestimmen, und (3) die Menge an Halogenen im Oberen Erdmantel abzuschätzen. Mit den neuen experimentellen Daten kann eine obere Abschätzung zum Halogen-Gehalt in NHFMs gemacht werden; ferner sollen die Resultate mit Zusammensetzungen von natürlichem Material verglichen werden, um die derzeitige Wissenslücke bezüglich der Halogen-Konzentrationen und Verteilung in Quellregionen von Magmen zu schließen. Besonders vielversprechend sind die Daten im Hinblick auf zukünftige thermodynamische Modelle für Halogen-haltige Schmelzen und Fluide als Funktion von P und T, um die Rolle von silikatischen Schmelzen und wäßrigen Fluiden für den Einbau und Transport in die Erdkruste und die Rolle der NHFMs als Halogen-Reservoir im Oberen Mantle zu klären. Nicht zuletzt könnten die Ergebnisse dazu beitragen, Vulkanausbrüche besser zu verstehen und vorherzusagen.