In diesem Projekt wollen wir experimentell die Isotopenfraktionierung in magmatischen Kristallen untersuchen, welche durch chemischen Diffusion generiert wird. In der ersten Förderperiode werden wir uns auf Fe und Mg Isotopenfraktionierung, welche durch Fe-Mg-Austauschdiffusion entsteht, sowie diffusionsbedingte Li Isotopenfraktionierung in Olivin fokussieren. In der 2. Förderperiode sollen diese Experimente auf andere magmatische Minerale erweitert werden, wie z.B. Pyroxen und Plagioklas, für die die Diffusionsrate in anderen Projekte (#1 und #2) der ersten Förderperiode untersucht werden sollen.Die Verwendung von isotopischer Zonierung, z.B. von Fe, Mg und Li in Olivin, hat sich in den letzten Jahren als zusätzliches und komplementäres Werkzeug in der auf Diffusion basierenden Geochronologie entwickelt. Der Vorteil von Isotopen ist, dass diese unter magmatischen Bedingungen überhaupt nur durch Diffusion deutlich fraktionieren, während Effekte der Gleichgewichts-Isotopenfraktionierung klein sind. Daher können Isotope eindeutig einen diffusiven Ursprung der Zonierung nachweisen und in Kombination mit der chemischen Zonierung außerdem selbst komplexe magmatische Entwicklungsszenarien entschlüsseln, bei den magmatische Kristalle mehrere Wachstums- und Diffusionsstadien durchlaufen haben. Das Ausmaß der Isotopenfraktionierung ist jedoch bislang kaum untersucht und der Fraktionierungsfaktor wird bei Modellierung in der Regel lediglich an die beobachtete Isotopenzonierung angepasst. Wir haben vor die diffusionsbedingte Isotopenfraktionierung experimentell präzise zu bestimmen, sowie ihrer Abhängigkeit von Parametern, wie der Temperatur, der Sauerstofffugazität, der chemischen Zusammensetzung und Orientierung der Olivine. Damit können wir bei natürlichen Proben die Rahmenbedingungen besser bestimmen, welche für die Modellierung der Diffusion angenommen werden, was eine genauere zeitliche Bestimmung magmatischer Prozesse ermöglicht. Außerdem wird es auch helfen, den diffusiven chemischen Fluss, z.B bei einem Schmelzereignis oder einer Metasomatose, basierend auf Mineral oder auch Gesamtgesteins-Isotopendaten, besser zu bestimmen.Wir werden außerdem ein 3D Model entwickeln, welches die Anisotropie von Isotopenprofilen vorhersagt, welches bei der Identifizierung von Schnitteffekten helfen wird. Dieses Model, sowie alle aus diesem Projekt resultierenden neuen Erkenntnisse der diffusionsbedingten Isotopenfraktionierung werden wir in die benutzerfreundliche Software für Diffusionsmodellierungen einfließen lassen, die in Projekt #6 entwickelt wird. In Kooperation mit Projekt #8, werden wir die hier experimentell bestimmte Isotopenfraktionierung für die Untersuchung von natürlichen Olivinen anwenden.
