GRK 2156:  Deep Earth Volatile Cycles

• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270542396

Durch biologische und hydrologische Aktivitäten werden volatile Komponenten rasch zwischen Reservoiren an der Erdoberfläche ausgetauscht und bilden so die lebenserhaltenden Kreisläufe von Wasser, Kohlenstoff und Stickstoff; durch plattentektonische Prozesse findet jedoch auch ein Austausch dieser leichtflüchtigen Elemente und Verbindungen zwischen der Erdoberfläche und dem Erdinneren statt. Da der Erdmantel - die dominierende feste Silikatregion des Erdinneren - bei weitem das größte Reservoir für volatile Elemente in der Erde darstellt, hat er ein enormes Potential, um deren Konzentration an der Erdoberfläche zu beeinflussen. In einem gekoppelten Prozess haben Volatile einen starken Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften des Erdinneren, die plattentektonische Prozesse regulieren und wiederum für den Transport dieser Elemente verantwortlich sind. Das Verständnis der wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen dem geochemischen und geodynamischen Verhalten der volatilen Elemente, sowie die Quantifizierung ihres Transportes, ihrer Speicherung und ihrer Freisetzung aus dem Erdinneren, sind die Schlüsselfragen bei der Erforschung dieser einzigartigen und langfristig lebenserhaltenden Mechanismen. In der vorgeschlagenen internationalen Forschergruppe werden Doktoranden in einem strukturierten Programm gründlich in modernen experimentellen und Modellierungstechniken der Wissenschaften der festen Erde geschult. Gleichzeitig werden sie ihr eigenes Forschungsprojekt durchführen, das sich mit dem Verständnis des Kreislaufs von flüchtigen Elementen (hauptsächlich C, H und N) in der gesamten Erde beschäftigen wird. Gemeinsame Mechanismen, tektonische Gegebenheiten und die Untersuchung verschiedener Aspekte desselben volatilen Kreislaufs werden so einen natürlichen Anknüpfungspunkt an die Graduiertenschule liefern. Ein wichtiger Kontrast zu bisherigen Arbeiten ist dabei die Einsicht, dass volatile Elemente in der festen Erde nur sehr selten als individuelle Komponenten mobilisiert werden, sondern meistens gemischte und komplexe Phasen bilden. Deren Eigenschaften sind gegenwärtig nur sehr unzureichend charakterisiert. Integrierte Modelle werden entwickelt werden, um den Kreislauf von volatilen Elementen auf der Basis von Hochtemperatur- und Hochdruckexperimenten zu beschreiben. Diese werden durch geodynamische und thermodynamische Berechnungen sowie durch geophysikalische und geochemische Beobachtungen unterstützt, wobei hier der Beitrag der TU eine zentrale Rolle spielt. Fortschritte in der Hochdruckforschung sind stark an technologische Entwicklungen gebunden, die durch internationale Gruppenprojekte über den Gesamtzeitraum der Graduiertenschule parallel zu den unabhängigen Forschungsprojekten durchgeführt werden. Diese gemeinschaftlichen Anstrengungen werden besonders von den komplementären Kompetenzbereichen von UBT und TU profitieren.

• DFG-Verfahren: Internationale Graduiertenkollegs
• Internationaler Bezug: Japan
• Antragstellende Institution: Universität Bayreuth
• IGK-Partnerinstitution: Tohoku University
• Sprecher: Professor Dr. Daniel J. Frost
• Kooperationspartner: Professor Dr. Naoto Hirano; Professor Dr. Yasufumi Iryu; Professor Dr. Kunio Kaiho; Professor Dr. Takeshi Kakegawa; Professor Dr. Motohiko Murakami; Professor Dr. Hiroyuki Nagahama; Professor Dr. Tomoki Nakamura; Professor Dr. Eiji Ohtani; Professor Dr. Akio Suzuki
• Sprecher (IGK-Partner): Professor Michihiko Nakamura, Ph.D.
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professorin Dr. Natalia Dubrovinskaia; Professor Dr. Leonid Dubrovinsky; Professor Dr. Gregor Johann Golabek; Professor Dr. Tomoo Katsura; Professor Dr. Hans Keppler; Dr. Katharina Marquardt; Dr. Hauke Marquardt; Professor Dr. David Rubie