Investigation of the ferric/ferrous iron content of majorite, ferropericlase and bridgmanite minerals through experiments and inclusions in natural diamonds: implications for deep Earth's redox state and the carbon outgassing

Anno
2021
Proponente Vincenzo Stagno - Professore Associato
Sottosettore ERC del proponente del progetto
PE10_10
Componenti gruppo di ricerca
Componente Categoria
Giulia Marras Dottorando/Assegnista/Specializzando componente non strutturato del gruppo di ricerca
Componente Qualifica Struttura Categoria
Catherine McCammon professor Bayerisches Geoinstitut Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Serena Dominjanni dottoranda Bayerisches Geoinstitut Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Tetsuo Irifune professore Ehime University Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Steeve Greaux professore Ehime University Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Piergiorgio Scarlato ricercatore Istituto Nazionale Geofisica e Vulcanologia Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Antonio Angellotti tesista Sapienza Universita' Roma Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Antonio Matteoli tesista Sapienza Universita' Roma Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Anja Rosenthal beamscientist ESRF, Grenoble Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Stefano Lupi professore Sapienza Universita' Roma Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Federica Piccinini beamscientist Elettra, Trieste Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Luca Bindi professore Universita' Firenze Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Fabrizio Nestola professore Padova Universita' Altro personale aggregato Sapienza o esterni, titolari di borse di studio di ricerca
Abstract

The oxidation state of the Earth's interior is the main variable controlling the speciation and cycle of volatile elements like carbon in the reduced form of diamond, or oxidized carbonate minerals and CO2-rich melts. The release of carbon into the atmosphere as CO2 is likely to have occurred as consequence of sudden changes of the mantle redox state promoted by increase of oxygenation (Kasting et al. 1993, Stagno and Fei 2020). Such increase is known to cause changes in the ferrous/ferric iron ratio of the surrounded minerals that, at depths below 400 km are represented by majoritic garnet, ferropericlase and bridgmanite (Frost and McCammon 2008; Stagno 2019).
The main goal of this project is twofold: 1) to determine the ferric/ferrous iron ratio of synthetic majoritic garnet, ferropericlase and bridgmanite as function of pressure (P), temperature (T) and oxygen fugacity (fo2) through a series of experiments performed using the multi anvil press to simulate the interior of Earth; 2) to measure the ferric/ferrous iron ratio of natural majoritic garnet, ferropericlase and bridgmanite found as mineral inclusions in diamonds from Sao Luiz (Brazil). The aims of this ambitious research project will be achieved by performing experiments at pressures of 14-28 GPa and temperatures between 800-1700 °C using several multi anvil presses installed in Rome and abroad taking benefits of ongoing collaborative projects and agreements. Natural diamonds will be provided by international and national collaborators. Measurements of ferric/ferrous iron will be performed at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble (France). All expected results are novel and of high impact to the international community of geoscience with the chance to be published on high-IF journals. The collected data will have important implications for the redox state of the deep Earth's interior, the transport of volatiles through time and the origin of diamonds.

ERC
PE10_10, PE10_7, PE10_11
Keywords:
PETROLOGIA SPERIMENTALE, MINERALOGIA SPERIMENTALE, PETROLOGIA DELL'IGNEO, GEOFISICA DELLA TERRA FLUIDA, EQUILIBRIO DELLE FASI

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