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Bildung, Transport und Differenzierung von Silikatschmelzen / SPP 1055

Formation, Transport and Differentiation of Silicate Melts

18.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Ziel ist es, ein umfassendes Verständnis der Rolle, die Silikatschmelzen in der Erde und in anderen planetaren Körpern spielen, zu erlangen. Dies erfordert eine interdisziplinäre Kooperation von geophysikalisch, geologisch und geochemisch-petrologisch ausgerichteten Arbeitsgruppen. Es werden Untersuchungen zu drei Komplexen durchgeführt. 1. Bildung von Schmelzen und Eigenschaften teilgeschmolzener Systeme: Hierzu gehören Fragen nach der Entstehung und dem Chemismus kleinster Schmelzmengen sowie der Verteilung bzw. Sammlung von Schmelze in Mantel und Kruste der Erde. Diese Untersuchungen umfassen sowohl die mikroskopischen Aspekte der Schmelzentstehung an Korngrenzen als auch die makroskopische Verteilung von Schmelze in Teilen des Erdmantels. 2. Segregation, Transport und Differentiation von Schmelzen: Hier werden die Abtrennung kleiner Schmelzmengen aus der Quellregion, ihr Aufstieg im Erdmantel und ihre Eruption an der Oberfläche der Erde untersucht. Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Entwicklung geophysikalischer Messanordnungen, die es erlauben, Voraussagen über das Verhalten von Schmelzen bei Vulkaneruptionen zu machen. 3. Struktur und Eigenschaften von silikatischen Schmelzen: Um Modellierungen durchführen zu können, müssen wichtige physikalische Eigenschaften von Schmelzen, wie Dichte, Zähigkeit etc. bekannt sein. Diese thermodynamischen Parameter werden in Laborexperimenten bestimmt. Theoretische und experimentelle Ansätze zur Bestimmung der Schmelzstruktur helfen, ein tieferes Verständnis der Struktur von Schmelzen auf atomarer Basis zu erhalten und somit physikalische Eigenschaften von Schmelzen besser zu verstehen bzw. voraussagen zu können.

The purpose of this program is to obtain a better understanding of the role that silicate melts play in the Earth and in other planetary bodies. This requires interdisciplinary cooperation of scientists of the various fields of the Earth sciences as geochemical-petrological, geophysical, geological aspects need to be considered. In detail there are three broader areas of research: (1) Formation of melts and properties of partially molten systems: Among the questions considered here are the formation and chemical composition of the very first melt from mantle and crustal reservoirs as well as the physical properties of partially molten systems. These studies include microscopic aspects of melt formation on grain boundaries and the macroscopic distribution of melt in mantle and crust. (2) Segregation, transport and differentiation of melt. Here separation and ascent of melt from the source region as well as volcanic eruptions on the surface of the Earth are studied. An important aspect is the development of geophysical devices to predict the behavior of melts during volcanic eruptions. (3) Structure and properties of silicate melts: Any modeling requires the knowledge of physical properties of melts such as density, viscosity etc. These parameters are determined by experiments in the laboratory. A combination of theoretical modeling and experiments helps to improve our understanding of the structure of silicate melts.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Herbert Palme
Institut für Mineralogie und Geochemie der Universität Köln
Zülpicher Straße 49b · 50674 Köln
Tel.: (0221) 470-3198 · Fax.: (0221) 470-5199
E-Mail: palme@min.uni-koeln.de