Description: Karbonatitvorkommen stellen die wichtigsten Lagerstätten für Seltenerdelemente und Nb dar. Ein Großteil der erzführenden karbonatitischen Komplexe sind mit SiO2-untersättigten alkalinen Vulkaniten assoziiert und werden als Differentiationsprodukte eines Karbonat-reichen basanitischen bis nephelinitischen Magmas verstanden. Der Fraktionierungsprozess, die Auswirkungen der Entmischung von karbonatischen und silikatischer Schmelze, sowie die Verteilung von Spurenelementen zwischen diesen koexistierenden Schmelzen sind bisher kaum verstanden. Die wenigen vorhandenen experimentellen Daten deuten auf eine Anreicherung der Spurenelemente in der silikatischen Schmelze hin, was allerdings im Gegensatz zu den Beobachtungen steht, die an natürlichen Vorkommen gemacht wurden.Das von uns beantragte Projekt widmet sich diesen offenen Fragenstellungen. Es sind Hochdruck/Hochtemperatur-Experimente geplant, um die Bedingungen zu ermitteln, bei denen sich im Zuge der Fraktionierung des nephelinitischen Magmas Schmelzen entmischen können und um zu untersuchen, ob die Entmischung von Schmelzen durch eine Silikat-Karbonat-Entmischung unter Bildung von Karbonatmineralen umgangen werden kann. Die Druckbedingungen von 0.1-1.5 GPa sind geeignet die Magmen-Entwicklung von Manteltiefe bis in oberflächennahe Bereiche zu simulieren. Mit Hilfe der Ergebnisse der Kristallisationsexperimente kann die Elementverteilung von Spurenelementen zwischen silikatischer und karbonatischer Schmelze, sowie den Mineralphasen (z.B. Clinopyroxen, Perowskit, Apatit) ermittelt werden. Zudem sind Testexperimente geplant, um den Einfluss zusätzlicher Liganden (F-, Cl-, PO43- und SO42-) auf die Mischungslücke zwischen silikatischer und karbonatischer Schmelze zu untersuchen. Damit können auch metasomatische Wechselwirkungen zwischen residualer natrokarbonatitischer Schmelze und Mineralen, die als Frühausscheidungen des kristallisierenden nephelinitischen Magmas vorliegen, untersucht werden.Die Startmaterialien für die Experimente werden dabei so ausgewählt, dass die Ergebnisse möglichst gut auf natürliche Vorkommen, wie z.B. die Kola Alkaline Province, ein klassisches Beispiel für erzführende Karbonatite, anwendbar sind.
Types:
SupportProgram
Origins:
/Bund/UBA/UFORDAT
Tags:
Main
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Calciumphosphat
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Silikat
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Carbonat
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Geochemie
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Primärbatterie
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Lagerstätte
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Seltene Erden
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Spurenelement
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Calcit
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Kristallisation
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Mineralogie
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Schmelzen
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Mineral
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Petrologie
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Petrology
?
Region:
Lower Saxony
Rheinland-Pfalz
Saxony
Bounding boxes:
9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°
7.5° .. 7.5° x 49.66667° .. 49.66667°
13.25° .. 13.25° x 51° .. 51°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Organisations
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Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Fachbereich Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften, Institut für Geowissenschaften, Arbeitsgruppe Petrologie (Projektverantwortung)
-
Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie (Projektverantwortung)
-
Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Mineralogie (Projektverantwortung)
-
Umweltbundesamt (Bereitstellung)
-
Universität Erlangen-Nürnberg, Department Geographie und Geowissenschaften, GeoZentrum Nordbayern (Mitwirkung)
Time ranges:
2020-01-01 - 2024-12-31
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Sub project: Rare-metal enrichment in carbonatite-bearing magmatic systems: Part B. Understanding the role of fractional crystallization and liquid immiscibility by experimental simulations of silicate-carbonatite systems
Description: Carbonatites constitute the main source of REE and Nb. Most ore-bearing carbonatitic complexes are closely related to silica-undersaturated alkaline igneous rocks and are considered to differentiate from a parental carbonated basanitic-nephelinitic magma of mantle origin by crystal fractionation. This fractionation process, and in particular the role of immiscibility between a silicate and a carbonate melt at some stage of the differentiation as well as the partitioning of trace elements between co-existing melts is not understood. The few available experimental data indicate that trace element should partition to the silicate melt, which is contrasting with the data obtained from the investigation of natural case studies. The proposed work program is designed to fill these gaps in our knowledge. Experiments will be conducted at high temperatures and pressures to understand at which conditions crystallization of carbonated nephelinitic magma leads to the formation of immiscible melts and if silicate-carbonate immiscibility can bypass immiscibility, ending up with the direct crystallization of calcite and other carbonate minerals. Pressure conditions will vary from 1,5 to 0.1 GPa, allowing us to simulate processes in magmas ascending from mantle to near-surface condition. The products from crystallization experiments will be used to constrain the trace element partitioning between silicate melt, carbonate melt and mineral phases (e.g., clinopyroxene, perovskite, apatite). Pilot experiments will also be conducted to understand the effects of additional ligands (F-, Cl-, PO43- and SO42-) on the immiscibility gap between silicate and carbonate liquids and to identify and characterize possible metasomatic reactions between residual natrocarbonatitic melt and minerals crystallized from nephelinitic magmas in early differentiation stages . The starting material for the experiments will be selected so that the results can be applied to natural case studies, especially the Kola Alkaline Province, representing a classical and well-exposed case of carbonatites and related deposits.
https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138836
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