Verwendung von Borosilikaten in der Geothermobarometrie

Obwohl viele Artikel über Mineralien der Turmalin- und Dumortierit-Supergruppen veröffentlicht wurden, fehlen noch detaillierte Zusammenhänge zwischen Kristallchemie und Druck-Temperatur- Bedingungen. Eine systematische Untersuchung von natürlichen Borosilikaten aus verschiedenen geologischen Einheiten, die petrologisch gut charakterisiert sind, sowie von synthetischen Borsilikaten, die unter definierten Druck-Temperatur-Bedingungen synthetisiert werden, kann zu wichtigen Zusammenhängen führen. Die Verteilung der Elemente Fe, Mg und Al an den verschiedenen Positionen in der Kristallstruktur von Turmalin könnte wichtig sein, um ein solches Turmalin-Geothermometer erfolgreich zu kalibrieren. Es wäre möglich, dass in Mg-haltigen Turmalinen bei höheren Druckbedingungen eine solche Ordnung zwischen verschieden Atompositionen innerhalb der Kristallstruktur positiv mit B an der Si-Position korreliert. Es soll auch überprüft werden, ob die mathematische Steigung in positiven Korrelationen zwischen der mittleren Ladung der Kationen an der Na-Position (X-Position) und dem F-Gehalt in Turmalinen in geschlossenen Systemen mit der Temperatur während der Kristallisation eines solchen Turmalins zusammenhängt. Außerdem soll geprüft werden, ob in natürlichem Dumortierit der Mg-Gehalt positiv mit den Druckverhältnissen und dem OH-Gehalt korreliert. Borsilikate werden bei unterschiedlichen Druck-Temperatur-Bedingungen synthetisiert. Kristallstrukturen von synthetischen und natürlichen Turmalinen und Dumortieriten aus petrologisch gut definierten Gesteinen werden mit der Einkristallbeugungsmethode bestimmt. Zusätzlich wird die komplette chemische Zusammensetzung dieser Borsilikate bestimmt. Abschließend werden Zusammenhänge zwischen Kristallchemie und Druck-Temperatur-Bedingungen entwickelt. Obwohl viele Wissenschaftler ein großes Potenzial für den Einsatz dieser Borsilikate in der Geothermobarometrie sehen, sind viele Fragen noch nicht gelöst. Insbesondere die Unordnung von Mg, Fe und Al zwischen den Oktaederplätzen sowie B und Al auf Tetraederplätzen in der Kristallstruktur kann zu interessanten Korrelationen zu Druck-Temperatur- Bedingungen führen. Neue Studien werden durchgeführt, um Korrelationen herzustellen, die temperaturabhängig sein könnten, z. B. zwischen der durchschnittlichen Ladung an der X-Position und dem F-Gehalt an Proben unterschiedlicher Herkunft. Voruntersuchungen an Hochdruckturmalinen zeigen, dass mit zunehmender Unordnung von Mg und Al zwischen den verschiedenen kristallographischen Plätzen die Menge an B an der Si-Position zunimmt, während eine zunehmende Symmetrieabweichung vom trigonalen Kristallsystem auftritt. Das ist eine völlig neue Beobachtung. Diese strategische Forschung beinhaltet viele neue Ideen und wird besonders hilfreich für die Verwendung von Borsilikaten in der Geothermobarometrie sein. Dieses Projekt wird von vielen hochqualifizierten internationalen Kollaborateuren mit bedeutendem Fachwissen und großer Erfahrung profitieren.