Anwendung der Phasenfeldsimulation der Erstarrung und Texturentwicklung für die Diffusionschronometrie.

• Antragstellerin: Dr. Julia Kundin
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405665352

Ziel des Projekts ist es, ein quantitatives Verständnis der Wachstumsmechanismen und der Texturbildung während des Wachstums und der Auflösung von Kristallen in schmelzhaltigen Systemen zu entwickeln. Dies ist von besonderem Interesse für die Anwendung der Diffusionschronometrie auf magmatische Systeme, bei denen der Prozess der Texturreifung, der das Wachstum und die Auflösung von Kristallen und die damit verbundenen Änderungen der Kristallformen beinhaltet, zur Änderung der Diffusionsprofile führt (dies könnte letztendlich eine obere Grenze für die Zeitskalen setzen, die mittels Diffusionschronometrie zugänglich sind, gleichbedeutend mit Zeitskalen der Kristallauflösung). Die Phasenfeldmodellierungs-methode ist ein effizientes, thermodynamisch konsistentes Werkzeug zur Modellierung komplexer Diffusions- und Wachstumsphänomene und wird von uns zur Modellierung der beschriebenen Prozesse eingesetzt. Im ersten Förderzeitraum wurde ein Ansatz entwickelt, um anisotrope Kristallformen zu modellieren, wie sie für häufige Minerale wie Olivin, Plagioklas und Diopsid vorkommen. Dieser Ansatz wurde in einfachen binären Systemen getestet. Schon aus den Modellrechnungen für diese einfachen Systeme ergaben sich allgemeine Implikationen für das Studium von magmatischen Gesteinen. In der nächsten Phase dieser Forschungsgruppe planen wir die Modellierungen auf Systeme mit Schmelzen mit vielen Komponenten und realistischen chemischen Zusammensetzungen (und daher Temperaturen) auszudehnen, welche direkt anwendbar auf natürliche Systeme sind. Dies beinhaltet die Behandlung von partiell geschmolzenen Systemen, die von fest-phasigen Anteilen dominiert sind (d.h., "mush zones", in dem auch viele Kristall-Kristallgrenzflächen im Modell berücksichtigt werden müssen). Einige Experimente sollen als Referenz für die numerischen Modelle durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2881: Diffusions-Chronometrie von magmatischen Systemen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartnerin: Dr. Katharina Marquardt