Neues Mantelmineral entdeckt

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Wissenschaftler waren lange der Auffassung, der untere Mantel der Erde bestehe hauptsächlich aus Bridgmanit (Mg, Fe) SiO3 und Magnesiowüstit (Mg, Fe)O, in welchem auch zweiwertiges Eisen eingebunden ist. Diese Ansicht änderte sich infolge von Experimenten, die zeigten, dass Fe2+ bei Druck und Temperatur des unteren Mantels schlichtweg nicht existieren kann. Seinen Platz nimmt daher dreiwertiges Eisen ein (Fe3+). Die zwei Phasen (Mg, Fe)SiO3 und (Mg, Fe)O geben beide Fe2+ ab und verbleiben als MgSiO 3 und MgO. Welches Mineral hingegen Fe3+ einbindet, war bislang jedoch unbekannt. Nun haben Wissenschaftler der Chinese Academy of Sciences ein neues Hochdruckmineral entdeckt, das diese Frage klären könnte.

Nun haben Wissenschaftler eine mögliche Antwort: Maohokit, ein neu entdecktes Hochdruckmineral. Es ist durchaus wahrscheinlich, dass dieses Mineral zusammen mit Bridgmanit MgSiO3 und Magnesiowüstit MgO den unteren Mantel der Erde aufbaut. Die Studie hierüber wurde in Meteoritics & Planetary Science veröffentlicht.

Maohokit wurde von Chen Mings Team vom Guangzhou Institute of Geochemistry der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und SHU Jinfu vom Center for High Pressure Science und Technology Advanced Research entdeckt.

Seinen Namen erhielt das Mineral zu Ehren Hokwang Mao’, einem Wissenschaftler mit großem Beitrag in der Hochdruckforschung. Das Mineral und sein Name wurden von der Kommission für neue Mineralien, Nomenklatur und Klassifizierung der International Mineralogical Association unter der Bezeichnung IMA 2017-047 genehmigt.

Natürliche Minerale können in zwei Arten eingeteilt werden: Niederdruckminerale und Hochdruckminerale, abhängig von ihrem Formationsdruck. Der Druck und die Temperatur, die für die Bildung von Hochdruckmineralien erforderlich sind, können nur durch die Umgebung des Mantels oder durch die Hypergeschwindigkeitskollision zwischen Himmelskörpern hergestellt werden.

Maohokit ist ein Beispiel des zweiten Falles: Es wurde in Schockmetamorphosen im Xiuyan-Einschlagskrater in China gefunden. Dabei wurde Ferromagnesiumkarbonat über eine Selbstoxidations-Reduktionsreaktion bei einer Temperatur von >900 °C und einem Aufpralldruck von >25 GPa zersetzt – einem Druckbereich, der in Tiefen von mehr als 670 km unter der Erdoberfläche existiert. Bei dieser Reaktion oxidiert Fe2+ zu Fe3+ und verbindet sich später mit Mg2+ zu Maohokit, wodurch es zu einem wichtigen Bestandteil des unteren Mantels werden könnte.

Maohokit mit einer Zusammensetzung aus MgFe2O4 hat eine orthorhombische CaFe2O4-Struktur. Das bestehende mineralogische Modell des Erdmantels zeigt, dass der ferromagnetische untere Mantel hauptsächlich aus Bridgmanit (Mg, Fe),SiO3 und Magnesiowüstit (Mg, Fe)O besteht. Daher liegt der Schluss nahe, dass auch Maohokit, welcher ebenfalls aus Magnesium und Eisen besteht – zwei Hauptkomponenten des unteren Mantels – im unteren Erdmantel vorliegt.


Veröffentlichung: Ming Chen et al. Maohokite, a post-spinel polymorph of MgFe2 O4 in shocked gneiss from the Xiuyan crater in China, Meteoritics & Planetary Science (2018). DOI: 10.1111/maps.13222

Quelle: off. Pm der Chinese Academy of Sciences

Titelbildunterschrift: Maohokit (Bild: Chen Ming)


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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.