Mineral solubility measurements at high pressures

Löslichkeitsdaten gesteinsbildender Minerale unter hohen Drücken sind für unser Verständnis von Fluideigenschaften und Massentransport von Mineralen in der Erdkruste und oberen Mantel von großer Wichtigkeit. In dieser Arbeit wurden neue \(\textit {in situ}\) Masseverlust Methoden entwickelt um Löslichkeiten zu bestimmen, die dann in einer hydrothermalen Diamant Stempel Zelle getestet wurden. In der ersten Methode wird die Tendenz von Kristallen ausgenutzt während eines Experiments eine idiomorphe Form anzunehmen. Die zweite Methode basiert auf Messung und Analyse der Doppelbrechung eines Kristalls um dessen Dicke zu bestimmen. Masseverluste von wenigen \(\mu\)g können so bestimmt werden. Beide Methoden sind bis in den ppm Bereich anwendbar. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen sowohl zu unserem technischen Verständnis von Hockdruck/Hochtemperatur Equipment bei als auch zu unserem allgemeinen Verständnis der chemischen Eigenschaften von Fluiden in Hochdruck Umgebungen wie z.B. in Subduktionszonen.Data for the solubility of minerals in aqueous solutions at high pressures are essential for our understanding of fluid properties, mass transport of minerals in Earth. In this study new \(\textit {in situ}\) mass-loss approaches for determining solubilities of dissolved components have been developed, using a specially designed and reconstructed hydrothermal diamond anvil cell. In the 1. method the tendency of crystals to approach an idiomorphic habit during HDAC runs is exploited. The 2. method is based on measuring, mapping and analyzing mineral birefringence to quantify the thickness of a crystal. With this method crystal masses less than a few \(\mu\)g can be determined. Both methods show that the derived solubility data are compatible down to the ppm-level. The results derived in this study contribute to our technical arsenal of high-pressure, high-temperature equipment as well as to our overall understanding of the chemical properties of fluids in high-pressure environments such as in subduction zones