Water in coesite and wadsleyite: quantification, incorporation mechanism and effect on the phase stability

Das Hauptthema dieser Arbeit ist der Einbau von Wasserstoff (H) in drei wichtige nominell wasserefreie Minerale (NAMs) des oberen Erdmantels: Coesite (Cs), Olivine (Ol) und Wadsleyite (Wad). NAMs können H in die Struktur über Punktdefekte, wie z.B. Kationenleerstellen einbauen. Hauptziel dieser Arbeit ist eine vertrauenswürdige Quantifizierung von H in Cs, Wad und Ol und gleichzeitig eine genaue Beschreibung des Einflusses von H auf die Stabilitätsfelder dieser Mineralien. Das erste Kapitel bezieht sich auf den gekoppelten Einbau von H und B in Cs. Dieses Mineral kann H in die Struktur einbauen (i) via die Hydrogranatsubstitution und auch (ii) via die Substitution von Si durch Al und B. Die Ergebnisse belegen, dass Cs bei relativ hohen Drücken und Temperaturen H bevorzugt über den B-Defekt statt über die Hydrogranatsubstitution einbaut. Eine Volumenabnahme (zirka 20%) des Tetraeders begleitet den B-Defekt im Vergleich zur Hydrogranatsubstitution. Daher ist der Einbau von H in Coesite via den B-Defekt beim hohen Drücken energetisch günstiger (9-12 GPa). Das zweite Kapitel liefert die erste FTIR Kalibrierung zur Quantifizierung von H in Wadsleyite. Der molare Absorptionkoeffizient (εi,tot) wurde mit Hilfe von polarisierten FTIR Messungen in Kombination mit SIMS und RAMAN-Spektroskopie als 73000 (± 7000) (L mol -1H2O cm-2) bestimmt. Auf der Basis der Ergebnisse wurde ein Modell über den H-Einbau in Wad entwickelt: H sitzt entlang der O1•••O4 und/oder O3•••O4 Kanten eines leeres M3 Oktaeders. Das dritte Kapitel beschreibt den Einfluss von Wassers auf die P-T-x Koordinaten des Ol-Wad Phasenüberganges. Im System MgO-SiO2-H2O wird durch den bevorzgten H-Einbau in Wad im Vergleich zum Ol die Ol-Wad Phasengrenze um 0.6 GPa zu niedrigeren Drücken verschoben. Im MgO-FeO-SiO2-H2O System verbreitet der H-Einbau die Felder, in denen Wad-Ring und Ol-Wad koexstistierten in Bezug auf die Zusammensetzung. Insgesamt vergrößert sich das Wad Stabilitätsfeld durch den bevorzugten Einbau von H in Wad.

Author dc:creator

• Deon, Fiorenza

Advisor dc:contributor.advisor

• Koch-Müller, Monika

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

en, English

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-26255
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2435

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/2732