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Sulfide in Mantelperidotiten und -eklogiten sind Monosulfide, die als feste Lösungen vorliegen, in denen PGEs und andere chalkophile und siderophile Elemente im Gleichgewicht homogen verteilt sind. Werden Mantelgesteine durch Magmatismus an die Oberfläche gebracht, entmischen die Monosulfide in eine Vergesellschaftung verschiedener Niedrigtemperatur-Sulfidminerale, in denen die PGEs heterogen verteilt sind. Bei Messung per Laser kann dies zu unerwünschten Mischanalysen verschiedener Phasen und verfälschten Analyseergebnisse für das ehemalige Monosulfid ergeben. Homogenisierung bei hohen Temperaturen und evtl. Drücken in den in der Facheinheit Mineralogie zur Verfügung stehenden Pressen, gefolgt von Quenchen stellt has ursprüngliche Mantel-Monosulfid wieder her und ermöglicht die Verwendung von Laserablationsdaten als Fingerabdruck der Mantelquelle und –Prozesse (s. Holwell et al. in Contributions to Mineralogy and Petrology, in press). Status: verfügbar Betreuung: Dr. Sonja Aulbach 2. Hybrider Plumemantel als Quelle für Komatiite und die verarmte kratonische Lithosphäre Komatiite sind bei hohen Temperaturen entstandene Mantelschmelzen, die geochemische Indikatoren für das Vorhandensein subduzierter ozeanischer Kruste in ihrer Mantelquelle aufweisen. Das komplementäre stark verarmte Mantelresiduum könnte die diamantreiche und mächtige kratonische Mantellithosphäre gebildet haben (s. Aulbach et al. in Contributions to Mineralogy and Petrology, in press). Bisherige experimentelle Untersuchungen zur Entstehung von Komatiiten und kratonischem Mantel gingen von einer primitiven statt einer hybriden Mantelquelle aus. In diesem Projekt soll in 4-5 Experimenten der Einfluss des subduzierten Materials, das einer Orthopyroxen-reichen Mantelquelle gleichkommt, auf die chemische Zusammensetzung der Hochtemperaturschmelzen und Ihrer peridotitischen Residua untersucht werden, um zu testen ob durch Schmelzen eines hybriden Mantels die chemische Zusammensetzung tatsächlicher Komatiit- und kratonischer Mantelproben reproduziert werden kann. Status: vergeben Betreuung: Dr. Sonja Aulbach 3. Re-Os Isotope als Tracer und Chronometer für Erzsulfide (Multikollektor-ICPMS) Im Kristallin des Spessarts befinden sich mehrere kleine Erzlagerstätten, deren Genese mit dem unmittelbar darüber liegenden Kupferschiefer zusammenhängt (Wagner et al. 2010 in Miner Deposita), jedoch ist unklar, ob die Sulfide ihre Metalle direkt aus Reaktion von Fluiden mit dem Kupferschiefer bezogen, oder ob oder die Metalle aus der Tiefe advektiert wurden und die Sulfide durch Redoxreaktion von oxidierten Fluiden mit dem reduzierenden Schiefer ausfielen. Auch wurde das Alter der Mineralisation bislang nur indirekt bestimmt. Erzsulfide enthalten geringe Mengen an Re und Os, die über den Zerfall von 187Os zu 187Re ein Isotopenpaar bilden, das als Chronometer zur Datierung der Lagerstätte verwendet werden kann. Darüber hinaus kann die Os-Isotopenzusammensetzung als Tracer für die Herkunft des Erzes dienen (krustale vs Mantelquelle) (s. Schaefer et al. 2010 in Chemical Geology). Das Probenmaterial wird per Mikrobohrer aus den Erzanschliffen genommen, Re und Os werden nasschemisch im Reinstlabor getrennt und dann mit der Multikollektor-ICPMS gemessen. Status: vergeben Betreuung: Dr. Sonja Aulbach Diamanten sind seltene akzessorische Minerale, die tiefe Mantellithologien, inklusive kratonische Eklogite, beproben. Letztere dienen als Indikatoren für Prozesse, die die Lithosphärenentwicklung beeinflussen, da sie entweder durch Subuktion ozeanischer Kruste oder Kristallisation mafischer Schmelzen direkt im Mantel entstehen. Die Datierung von Diamanten mit eklogitischen Einschlüssen hat ergeben, dass diese sehr alt sind (proterozoisch oder archaisch). Deshalb und weil Diamanten ihre Einschlüsse vor chemischen Veränderungen durch Mantelmetasomatose schützen, sind Diamanteinschlüsse ein besonders lohnenswertes Forschungsobjekt. Sulfidminerale sind ein häufiger Einschlusstyp in Diamanten, die zusätzlich zu Schwefel hohe Gehalte an chalkophilen und siderophilen Elementen aufweisen und sich daher für ortsauflösende Messungsmethoden anbieten. Eklogitische Sulfideinschlüsse aus Diamanten, die die tiefe Lithosphäre des zentralen Slave Kratons beproben, wurden auf 1,9 Ga datiert. Während dieser Zeit fanden nicht nur Subduktionszonenprozesse am Kratonrand statt, sondern es wurden auch riesige basaltische Gangschwärme gebildet. Ein Teil dieser mafischen Magmen könnte aber auch im Mantel kristallisiert sein und eklogitische Lithologien gebildet haben. In dem Projekt sollen mit Laserablations ICPMS die Gehalte von Spurenelementen bestimmt werden, die während der Dehydrierung und partiellem Schmelzen subduzierender ozeanischer im Erdmantel fraktioniert werden. Dies wird neue Erkenntnisse zum Ursprung der Sulfide, zu den Bedingungen der Diamantbildung und zur Entwicklung der betroffenen Lithosphäre liefern (s. Aulbach et al. (2009) Lithos 112S: 747-757). Status: verfügbar Betreuung: Dr. Sonja Aulbach 2. Messung der C- und N-Isotopenzusammensetzung von Diamanten mit Gasmassenspektrometrie Die Entstehung von kratonischen Diamanten hängt mit metasomatischen Redox-Ereignissen im tiefen Erdmantel zusammen. Dabei reagieren volatilreiche Fluide oder Schmelzen aus der Asthenosphäre oder subduzieriender ozeanische Platte mit dem lithosphärischen Mantel oder der Platte selbst. Während ihres Wachstums schließen Diamanten häufig Silikate, Oxide und Sulfide ein. Die Herkunft der Fluide, aus denen die Diamanten entstehen und ihr Zusammenhang mit den Einschlüssen sind noch unklar. Eklogitische Sulfideinschlüsse in Diamanten aus dem Slave Kraton werden in Parallelstudien auf ihre Schwefelisotopie und Spurenelementzusammensetzung untersucht, die Aufschluss über die Herkunft der Sulfide geben sollen. Die Diamanten, in denen diese Einschlüsse auftreten, sollen in diesem Projekt auf ihre Kohlenstoff- und Stickstoffisotopie untersucht werden, um Informationen über die Herkunft des C und N in Diamanten zu erhalten und diese mit den Sulfiddaten zu vergleichen. Die Arbeit soll an Gasmassenspektrometern am Institut de Physique du Globe de Paris in Zusammenarbeit mit Dr. Pierre Cartigny durchgeführt werden (s. Thomassot et al. (2009) Earth Planet. Sci. Lett. 282: 79–90). Status: verfügbar Betreuung: Dr. Sonja Aulbach |
geändert am 14. Februar 2011 E-Mail: Webmasterkautz@kristall.uni-frankfurt.de
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