Antigorit ist eine Art Serpentin, das am häufigsten vorkommende hydratisierte Mineral auf der Erde. Es wird allgemein angenommen, dass dieses Mineral bei subduzierenden ozeanischen Platten der Hauptwasserträger tief in die Erde ist. Es hat eine wellenförmige Struktur entlang der a-Achse und in der Natur wurden mehrere Polysomen mit unterschiedlichen m-Werten (m=13–24) identifiziert (Polysomatismus).
Der m-Wert ist definiert als die Anzahl der in einer Wellenlänge enthaltenen Tetraeder und wird durch den Längenunterschied zwischen der Oktaederschicht und der Tetraederschicht gesteuert.
Diese Länge wird hauptsächlich durch die Größe der MgO6-Oktaeder und SiO4-Tetraeder bestimmt und dürfte daher als Funktion von Druck und Temperatur variieren. Es ist jedoch nicht gut verstanden, wie sich der m-Wert von Antigorit unter den hohen Druck- und Temperaturbedingungen in der Erde ändert.
In dieser Studie verwendeten die Forscher die First-Principles-Methode, um die freie Energie (Enthalpie) von Antigoriten mit unterschiedlichen m-Werten (m=14–19) unter Druck zu berechnen, und verglichen die Stabilität von Antigoriten mit unterschiedlichen m-Werten. Die Studie ist veröffentlicht im Journal für geophysikalische Forschung: Feste Erde.
Als Ergebnis wurde festgestellt, dass der m-Wert des stabilsten Antigorits allmählich abnimmt. Mit anderen Worten: Antigorit dehydriert bei zunehmendem Druck allmählich und nimmt eine Struktur mit kürzerer Wellenlänge an.
Dies lässt darauf schließen, dass sich die Struktur des Antigorits in der ozeanischen Lithosphäre allmählich zu einem Polysom mit einem kleineren m-Wert entwickeln könnte, der sich von dem unter Umgebungsdruck oder oberflächennahen Druckbedingungen beobachteten Antigorit (d. h. m = 17) unterscheidet.
Solche Änderungen der m-Werte gehen mit geringfügigen Dehydratationsreaktionen einher. Änderungen der Wassermenge in Gesteinen und Mineralien aufgrund des Polysomatismus von Antigorit in Subduktionszonen können die Verteilung von Erdbeben mittlerer Tiefe beeinflussen, wie sie in der doppelten seismischen Zone beobachtet werden.
Mehr Informationen:
Jun Tsuchiya et al., First‐Principles Untersuchungen des Antigorit‐Polysomatismus unter Druck, Journal für geophysikalische Forschung: Feste Erde (2024). DOI: 10.1029/2023JB028060