Thermodynamik und Kinetik geodynamischer Prozesse


Das Studium des thermodynamischen Verhaltens komplexer Mineralsysteme unter erhöten p,T-Bedingungen ist traditionell einer der Hauptschwerpunkte der experimentellen Mineralogie. Für das Verständnis der im Erdinnern ablaufenden Evolutinsvorgänge ist die Kenntnis speziefischer Materialeigenschaften unerläßlich, so daß seit jeher enge Wechselbeziehungen zwischen Geophysik, Geologie und Mineralogie bestanden. Ein aktuelles Beispiel hierfür sind die Untersuchungen zur Kinetik struktureller Phasenübergänge in der “transition zone” des Erdmantels, mit weitreichenden Konsequenzen für die globale Dynamik des Erdkörpers. Konkret wurden u. a. die thermische Rückwirkung der freiwerden latenten Wärme am Olivine->Spinell Phasenübergang in ~400 km Tiefe auf das Temperaturprofil einer abtauchenden Scholle aus der ozeanischen Lithosphäre modelliert und mögliche Konsequensen für das Entstehen tiefer Erdbeben abgeleitet.
Weitere Schwerpunkte unserer Forschungsarbeit sind Untersuchungen zur Änderung des rheologischen Verhaltens eines Minerals/Gesteins in Abhängigkeit von seinen mikrostrukturellen Eigenschaften sowie die Nutzung spektroskopischer Methoden (Raman- bzw. IR-Spektroskopie) zur Phasenanalyse von Flüssigkeits- und Schmelzeinschlüssen in Mineralien. Die Fähigkeit zur interdisplinären Zusammenarbeit erweist sich hierbei oftmals als ausschlaggebend für die Originalität und Qualität der erreichten Resultate. Die Projektgruppe hat diesbezüglich sowohl innerhalb der Universität Potsdam (Zentrum für nichtlineare Dynamik), an der Universitä von Minnesota (Department of Geology and Geophysics) als auch im GeoForschungsZentrum Potsdam (Projektbereiche “Dynamik geologisch-tektonischer Prozesse” und “Stoffparameter und Transportprozesse”) kompetente Forschungspartner gefunden.
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Modell einer abtauchenden Scholle aus kalter ozeanischer Lithosphäre, die in den warmen und hochviskosen Erdmantel eindringt und dabei in der sognannten “transition zone” zwischen 400 und 650 km Tiefe eine Reihe von physikalisch-chemischen Prozessen durchläuft: Chemische Differnzierung und strukturelle Phasenübergänge in die Hochdruckmodifikationen der Mantelminerale.