Eigenschaften eisenhaltiger Geomaterialien unter Bedingungen der Kern-Mantel Grenze

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Karen Appel; Melanie Sieber, Ph.D.; Dr. Christian Sternemann
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521549147

Strukturelle und elektronische Eigenschaften gesteinsbildender Minerale sind der Schlüssel zu unserem Verständnis der Chemie und Dynamik an der Kern-Mantel Grenze sowie von Kernbildungsprozessen. In diesem Projekt nutzen wir Röntgenemissionsspektroskopie, um die elektronischen Eigenschaften zu untersuchen und Röntgendiffraktion für die Untersuchung der entsprechenden atomaren Strukturen des Materials in-situ für Bedingungen an der Kern-Mantel-Grenze. Wir werden für diese Experimente neue komplementäre Methoden evaluieren, wie die Röntgenemission aus Valenzzuständen und Röntgen-Raman Streuung, welche das Potential besitzt, strukturelle Informationen auch leichter Elemente zu gewinnen. Um einen Druck-Temperaturbereich von bis zu 400 GPa und mehreren 1000\,K erreichen und möglichst vielen Experimenten abdecken zu können, verwenden wir die Technik des Röntgenlaserheizens von Material, welches in einer Diamantstempelzelle komprimiert ist, sowie die laserinduzierte dynamische Kompression. Wir nutzen hierfür eine neue experimentelle Plattform, das High-Energy Density Gerät an der Europäischen XFEL GmbH. In der ersten Phase dieses Projekts bearbeiten wir hauptsächlich festes Material und verwenden statische Druckerzeugungsmethoden. In der zweiten Phase untersuchen wir auch geschmolzenes Material und verwenden dynamische Kompression, um die höchsten im Labor erzeugbaren Druck- und Temperaturbedingungen zu realisieren. Wir legen den Schwerpunkt unserer Arbeit auf die Untersuchung der Mischkristalle von FeO und MgO, speziell von (MgxFe1-xO) mit x von circa 0.8, da dieses Mineral als die zweithäufigste Mineralphase des unteren Mantels der Erde angenommen wird.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2404: Rekonstruktion der Dynamik des tiefen Erdinnern über geologische Zeiträume (DeepDyn)
• Internationaler Bezug: Frankreich, USA
• Mitverantwortliche: Dr. Sergio Speziale; Professor Dr. Max Wilke
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Thomas Duffy; Dr. Arianna Gleason-Holbrook; Dr. Marion Harmand