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Wasserstoff-Diffusion und elektrische Leitfähigkeit in Pyroxen

辉石中的氢扩散和电导率

基本信息

批准号：
15109682
负责人：
Professor Dr. Harald Behrens
金额：
--
依托单位：
Institut für Mineralogie
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2005
资助国家：
德国
起止时间：
2004-12-31 至 2010-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/15109682?language=en
关键词：
Wasserstoff Diffusion und elektrische Leitf

项目摘要

Pyroxene sind zusammen mit Olivin die wichtigsten wasserführenden Minerale im Oberen Erdmantel, wobei auf Ortho- bzw. Klinopyroxene jeweils ungefähr 30% des gespeicherten Wasserstoffs im Oberen Erdmantel entfallen. Wasserstoff ist seinerseits das mobilste chemische Element mit um Größenordnungen schnelleren Diffusionsgeschwindigkeiten in Pyroxen und Olivin als alle anderen Elemente. Die hohe Mobilität des Wasserstoffs hat nicht nur Auswirkungen auf die Entgasung des Erdmantels sondern auch auf dessen elektrischen und rheologischen Eigenschaften. Diese Zusammenhänge sind bisher kaum verstanden. In diesem Forschungsvorhaben soll die H-Diffusion in Orthopyroxenen in Abhängigkeit von Druck, Temperatur und der chemischen Zusammensetzung experimentell untersucht werden. Wir wollen hierzu insbesondere synthetische Einkristalle verwenden, in die gezielt Substitutionsdefekte (Fe, Al, Cr) eingebaut werden können. Die Anwendung der Synchroton-Infrarot-Spektroskopie ermöglicht es, die Diffusionsprozesse mit sehr hoher lokaler Auflösung zu verfolgen. Weiterhin soll der Einfluss des Wasserstoffs auf die elektrische Leitfähigkeit mit Hilfe der Impedanzspektroskopie bestimmt werden. Durch Kombination beider Prozesse (H-Diffusion und elektrische Leitfähigkeit) in einem Experiment sollen neue Erkenntnisse über die Teilleitfähigkeit von Wasserstoff und über die transportwirksamen Defekte in den Mineralen gewonnen werden. Die Ergebnisse sind unter anderem von großer Bedeutung für Leitfähigkeits-Modellrechnungen für den Oberen Erdmantel und den Mond. Darüber hinaus sollen die Diffusionsdaten auch zur Quantifizierung von Entwässerungsreaktionen von Mantelxenolithen beim Aufstieg an die Erdoberfläche verwendet werden.

辉石是橄榄石的结晶体，是矿物中最重要的矿物，也是正硅酸盐矿物。斜方辉石宝石中有30%是上埃德曼特尔地区的水长石。Wasserstoff是一种能在辉石和橄榄石中移动的化学元素，这种元素在辉石和橄榄石中的扩散过程中起着重要作用。水电站的高流动性不仅仅是对电力和流变特性的影响。这是一个更好的选择。在本文中，我们通过实验、温度和化学条件来研究氢在正辉石中的扩散。我们希望通过（Fe，Al，Cr）替代物的韦尔登来实现高层次的合成。同步-红外-光谱仪的安装是，扩散过程具有更高的灵敏度。此外，还需要借助韦尔登的帮助，使水电站对电力负荷产生影响。在一个新的实验中，氢扩散和电泄漏的结合解决了韦尔登中的水蒸气泄漏和运输缺陷。Die Ergebnisse sind unter anderem von großer Bedeutung für Leitfähigkeits-Modellrechnungen für den Oberen Erdmantel und den Mond.因此，我们需要对扩散数据进行定量分析，以确定是否存在韦尔登。