Thermodynamic and kinetic behaviour of CO2 in silicate melts

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CO2 ist neben H2O die wichtigste gelöste volatile Komponente in terrestrischen Magmen. Erste Abkühlraten abhängige Experimente und Temperversuche nahe der Glastransformationstemperatur (Tg) mit CO2-haltigen Aluminosilikatschmelzen und -gläsern bei 0.5 GPa deuten darauf hin, dass zum einen die CO2-Speziation (molekulares CO2 und CO32-) nahe Tg eingefroren wird. Zum anderen nimmt im Gegensatz zum bisherigen Kenntnisstand in NaAlSi3O8 (Ab) + 2.14 Gew% Na2O Schmelze der Anteil an molekularem CO2 mit zunehmender Temperatur zu. Diese Experimente sollen systematisch durchgeführt werden, um erstmalig einen quantitativen Zugang zu der Temperaturabhängigkeit der CO2-Speziation und somit zu den thermodynamischen Größen Enthalpie und Entropie für die Gleichgewichtsreaktion CO2 + O2- = CO32- in Silikatschmelzen zu erhalten. Eigene CO2-Diffusionsexperimente in Ab + nNa2O Schmelzen und in Schmelzen mit vereinfachten natürlichen Zusammensetzungen belegen im Gegensatz zu bisherigen Annahmen eine deutliche Abhängigkeit der CO2-Diffusion von der Schmelzzusammensetzung. Daher sollen weitere CO2-Diffusionskoeffizienten in einer Reihe von trockenen und wasserhaltigen Silikatschmelzen bestimmt werden. Die CO2-Speziation und die CO2-Diffusionsdaten sind fundamentale Größen für die Modellierung von Blasenbildungs- und Fluidfraktionierungsprozessen beim Magmenaufstieg bis hin zu explosiven Vulkaneruptionen.