Experimentelle Diagenese und Mineralumwandlungsphänomene von Sedimentkarbonaten und -sulfaten: GFZ

Experimentelle Diagenese und Mineralumwandlungsphänomene von Sedimentkarbonaten und -sulfaten

In der Erdkruste stehen Mineralien in ständiger Wechselwirkung mit wässrigen Flüssigkeiten, was häufig zur Auflösung von Primärmineralien und zur Ausfällung neuer Phasen führt. Dieses Phänomen ist besonders wichtig in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen an der Oberfläche und im Untergrund, wo solche Wechselwirkungen eine Schlüsselrolle bei der Diagenese von Sedimenten, der Verwitterung von Erzlagerstätten und der Bildung sekundärer metallhaltiger Akkumulatoren sowie bei anderen geologischen Prozessen spielen. Karbonate und Sulfate gehören nach den Silikaten zu den häufigsten und am weitesten verbreiteten Mineralien in der Lithosphäre. Außerdem sind sie die Hauptbestandteile der so genannten "chemischen Sedimente". Beide Mineralgruppen spielen eine entscheidende Rolle bei der Rekonstruktion der physikalisch-chemischen Entwicklung der Ozeane und der Atmosphäre und bieten wertvolle Einblicke in die historischen Veränderungen des globalen Klimas im Laufe der Erdgeschichte.

Hauptziel dieses Projekts ist es, unser Verständnis der intrinsischen und extrinsischen Parameter (kristallographisch, mineralogisch, chemisch, texturell und mikrostrukturell) zu verbessern, die die Durchführbarkeit und die Kinetik von flüssigkeitsgetriebenen Mineralersatzprozessen bei sedimentären Sulfaten und Karbonaten bestimmen. Um dieses Ziel zu erreichen, führen wir Experimente zur Wechselwirkung von Sulfaten und Karbonaten, sowohl biogenen als auch abiogenen, mit wässrigen Flüssigkeiten unter Bedingungen durch, die die Diagenese nachahmen.

EM images related to the project — (a) SEM image of an aragonite (CaCO3) single crystal partially replaced by calcite (CaCO3) through the formation of a network of fractures, (b) EBSD orientation map of the inner calcitic layer of the shell of the gastropod Patella vulgata, (c) Overview of a Patella vulgata pristine shell, (c) AFM image of an altered aragonitic shell of the gastropod Haliotis ovina, (d) SEM image of a gypsum (CaSO4·2H2O) single crystal partially replaced by celestine (SrSO4), (e) Epitactic overgrowth of calcite on the (001) face of an anhydrite (CaSO4) single crystal. *(Pablo Forjanes, GFZ)*

Aktuelle Veröffentlichungen

Forjanes, P., Pérez-Garrido, C., Álvarez-Lloret, P., Astilleros, J. M., & Fernández-Díaz, L. (2022). Formation of Strontianite and Witherite Cohesive Layers on Calcite Surfaces for Building Stone Conservation. Crystal Growth & Design, 22(11), 6418-6428. DOI: 10.1021/acs.cgd.2c00383.

Forjanes, P., Simonet Roda, M., Greiner, M., Griesshaber, E., Lagos, N. A., Veintemillas-Verdaguer, S., Astilleros, J.M., Fernández-Diaz, L. & Schmahl, W. W. (2022). Experimental burial diagenesis of aragonitic biocarbonates: from organic matter loss to abiogenic calcite formation. Biogeosciences, 19(16), 3791-3823. DOI: 10.5194/bg-19-3791-2022.

Forjanes, P., Gómez-Barreiro, J., Morales, J., Astilleros, J. M., & Fernández-Díaz, L. (2020). Epitactic growth of celestite on anhydrite: substrate induced twinning and morphological evolution of aggregates. CrystEngComm, 22(35), 5743-5759. DOI: 10.1039/D0CE00755B.

Forjanes, P., Astilleros, J. M., & Fernández-Díaz, L. (2020). The formation of barite and celestite through the replacement of gypsum. Minerals, 10(2), 189. DOI: 10.3390/min10020189.