Gesteine sind nicht für die Ewigkeit. Kalkstein, der früher einmal aus einem Korallenriff in einem tropischen Meer entstand, findet sich heute als Dolomit auf Alpengipfeln wieder. Aus Vulkanschloten dringende Lava mag vor langer Zeit einmal ozeanische Erdkruste gewesen sein, die im Laufe der Erdgeschichte bis weit in den Erdmantel hinein versunken und dort geschmolzen ist. Bis auf wenige Ausnahmen nimmt nahezu alles Gestein an einem stetigen Kreislauf teil. Was an der Erdoberfläche verwittert, sammelt sich als Sediment in Meeresbecken, versinkt in größere Tiefe und wird dort letztlich zu neuem Fels, der Millionen Jahre später wieder an die Erdoberfläche befördert wird. Wir untersuchen, was bei diesem Recycling der Gesteine chemisch und physikalisch mit dem Material passiert. Wie entstehen Schmelzen? Wann geht eine Phase in eine andere über? Welche Rolle spielen dabei Fluide tief in der Erdkruste? Neben diesen grundsätzlichen Fragen im Zusammenhang mit geochemischen Kreisläufen untersuchen wir die Eigenschaften von Gesteinen und ihren Bestandteilen. Denn nur wenn wir sie kennen, können wir die Ergebnisse jener geophysikalischen Messungen realistisch interpretieren, die Mitarbeiter anderer Abteilungen des GFZ regelmäßig in allen Erdteilen sammeln.

Für diese Untersuchungen stehen uns im Labor zahlreiche Versuchsapparaturen und hochempfindliche Messgeräte zur Verfügung. So können wir in mehreren Stempelzellen kleine Mineralproben einem Druck und einer Temperatur aussetzen, wie sie im tiefen Erdmantel herrschen. Im Rahmen dieser Hochdruckexperimente untersuchen wir beispielsweise Phasenübergänge von einer Kristallform in eine andere. In Gasmischöfen können wir analysieren, unter welchen chemischen Bedingungen Gesteine entstehen. Diese breite Palette von Versuchs- und Messeinrichtungen setzen wir in zahlreichen verschiedenen Forschungsprojekten ein. Unsere Untersuchungen reichen dabei vom Elektronenspin in Eisenatomen tief im Erdinnern, über die elastischen Eigenschaften von Mineralen, bis hin zu Studien an Zement und sogar an Meteoriten.