FOR 2125 "Structures, properties and reactions of carbonates at high pressures and temperatures" – CarboPaT

Innerhalb der Forschergruppe „CarboPaT“ wird seit 2015 am GFZ das Teilprojekt TP2 bearbeitet:

„Strukturelle, elektronische und thermodynamische Eigenschaften von Karbonaten bei hohen Drücken und Temperaturen  mit in-situ Spektroskopie und elektronischen Strukturberechnungen“

Das wissenschaftliche Ziel dieses Projektes ist es, die Stabilität von Karbonaten bei Drücken bis zu 60 GPa und Temperaturen bis zu 800 K mit Hilfe von Schwingungsspektroskopie in intern beheizten Diamantstempelzellen zu bestimmen. Die Experimente werden durch quantenmechanische Rechnungen im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie (DFT) ergänzt, mit deren Hilfe der Zusammenhang zwischen der atomaren und elektronischen Struktur der Karbonate sowie deren thermodynamischen und optischen Schwingungseigenschaften untersucht wird. Wir werden Phasenübergänge der Karbonatendglieder CaCO3, FeCO3, CaMg(CO3)2 and SrCO3 sowie der Magnesit-Siderit Mischkristalle untersuchen.

Abb.: Charakteristische Ramanspektren von verschiedenen CaCO3 (cc) Polymorphen mit steigendem Druck (cc-II bei 2 GPa; cc-III bei 4.1 GPa; cc-IIIb von 5.1 bis 11.1 GPa)

Kontakt

Prof. Dr. Monika Koch-Müller
Dr. Ilias Efthimiopoulos

Partner

Prof. Dr. Sandro Jahn, Universität Köln

 

Seit 2018 werden diese Teilprojekte bearbeitet:

TP8: "Phase relations and melting in the system CaCO3-MgCO3 at high pressure and temperature" 

  • Bestimmung der Schmelzkurve von Magnesit bei verschiedenen Drücken unter wasserfreien Bedingungen sowie im wasserhaltigen System
  • Bestimmung der sub- und super-Solidus Phasenbeziehungen des CaCO3 und MgCO3 Systems bei 9 GPa und hoher Temperatur im wasserfreien sowie im wasserhaltigen System.

Kontakt

Prof. Dr. Monika Koch-Müller
Dr. Hans Josef Reichmann

 

TP9: "Elasticity and structural evolution of carbonates at upper mantle conditions"

In diesem Projekt wollen wir die p, T, x- Abhängigkeit des elastischen Steifigkeitstensors von Karbonaten bis zu Mantelbedingungen untersuchen und verstehen. Wir kombinieren dabei Experimente zur Brillouin-Streuung, zur thermischen diffusen Streuung und zur inelastischen Röntgenstreuung mit Berechnungen mittels Dichtefunktionaltheorie.

Kontakt

Dr. Sergio Speziale

Partner

Prof. Dr. Björn Winkler, Goethe-Universität Frankfurt/Main