Unterirdische Transportpfade im Hainich CZE sind komplex und bestimmt von der Heterogenität und Reaktivität des Aquifer-Materials. Der Transport von Tonmineralen aus der Bodenzone wird unter Verwendung synthetischer Tonmineral-Nanopartikel mit der multi-methodischen massenspektrometrischen Plattform untersucht. Der besondere Schwerpunkt liegt auf der Dynamik, Steuerung und Rückkopplung des Spurenelementtransports auf das unterirdische Mikrobiom der Critical Zone vom Labormaßstab bis zum projektübergreifenden Feldexperiment.
Bedeutende primäre Sn-Lagerstätten sind an geochemisch hoch-spezialisierte, unter reduzierenden Bedingungen gebildete S-Typ Granite gebunden. Zinnanreicherung erfolgt jedoch nicht nur durch fraktionierte Kristallisation und hydrothermale Umverteilung auf dem Platznahme-Niveau der Intrusion, sondern hängt auch vom Protolith und den Schmelzbedingungen, sowie vom Sn-Gehalt dieser Ausgangsgesteine an. Darüber hinaus kann prograd-metamorphe Umverteilung zu einer Anreicherung von Sn im Ausgangsgestein führen. Traditionell wird die metamorphe Mobilisierung von Sn als nicht wichtig betrachtet. Es gibt jedoch im Erzgebirge einzelne Skarne (z. B. Hämmerlein) und Quarz-Glimmer-Schiefer (z. Bsp. Bockau and Aue) mit Sn-reichen metamorphen Mineralen, die eindeutig älter sind als die lokalen variszischer Sn-spezifischen Granite, was beweist, dass Sn während der Metamorphose mobil war. Die Frage ist damit, inwieweit metamorphogene Sn-Anreicherung ein essentieller Schritt in der Anreicherung von Sn für die spätere Bildung magmatischer Sn Lagestätten ist. Dieses Projekt konzentriert sich auf die Sn-reichen Quarz-Glimmer-Schiefer (mit 200 bis zu lokal 5000 ppm Sn) mit an Quarzschlieren gebundener Sn-Vererzung (>1% Sn) aus dem Gebiet von Bockau. Wir untersuchen folgende Fragen: (i) Es gibt mehrere texturelle und strukturelle Typen von Kassiterit. Unter welchen P-T-d Bedingungen haben sich die unterschiedlichen Kassiterit-Typen gebildet? Die U-Pb Datierung der einzelnen Kassiterit-Typen erlaubt es, die Zeit und die Bedingungen der metamorphen Sn-Mobilisierung einzugrenzen. (ii) Welche Elemente wurden zusammen mit Sn mobilisiert. Dazu wird die chemische Zusammensetzung nicht vererzter und unterschiedlich intensiv vererzter Quarz-Glimmer-Schiefer miteinander verglichen. Die Isotopenzusammensetzung von Li, B, Sr, Nd and Pb wird verwendet, um einen geochemischen Fingerabdruck der Quelle der Erzelemente zu erhalten; (iii) Ändert sich der Stoffbestand der Fluide mit der Zeit? Wir verwenden dazu die chemische Zonierung von Biotit, Granat und Kassiterit. Von besonderem Interesse ist ob und wie die Fluidzusammensetzung einen Einfluss darauf hat ob Sn in Silikatminerale substituiert oder eigene Phasen bildet, da die Form in welcher Sn auftritt möglicherweise die Verteilung zwischen Mineral und Teilschmelze bei beginnendem Schmelzen der Ausgangsgesteine beeinträchtigen kann. Es gibt Beschreibungen von vergleichbaren stratiformen Sn Vererzungen (jedoch mit Sulfiden) in den entsprechenden tektonischen Einheiten in Polen und er Tschechischen Republik. Ein Vergleich der Vorkommen von Bockau mit den polnischen und tschechischen Vorkommen erlaubt eine Unterscheidung von Charakteristika die von allgemeiner Bedeutung sind und solchen die eher von lokaler Bedeutung sind. Eine Schlüsselfrage dieses Projektes ist ob die metamorphe Mobilisierung von Sn im prä-kollisionalen Akkretionskeil ein Prozess ist, der die Erz-Höffigkeit später daraus entwickelter S-Typ-Granite kontrolliert.
Im Sb-Hg-Gürtel in SW Kirgisien befinden sich rund 10 größere und kleinere, z. T. im Weltmasssstab ökonomisch bedeutende Sb- oder Hg-Lagerstätten, die einige interessante mineralogische und geochemische Besonderheiten aufweisen. Manche dieser Lagerstätten enthalten beispielsweise überwiegend bis ausschließlich Stibnit als Erzmineral, manche überwiegend Zinnober und mehrere enthalten beide. Ob es sich dabei um einen Effekt von "Telescoping" handelt oder andere Ausfällungsmechnismen die Ursache darstellen, ist unklar. Auch weisen manche der Lagerstätten komplexe Hg-Sb-(Pb-Cu)-Sulfosalze auf (auch als ökonomisch wichtige Erzmassen), die möglicherweise Remobilisierungsprodukte der primären Erze mit späteren hydrothermalen Lösungen darstellen. Manche der Erze enthalten signifikante Goldgehalte, andere nicht. Schließlich ist Fluorit neben Quarz - im Gegensatz zu allen anderen weltweiten Vorkommen dieses Typs - eine wichtige Gangart. Der vorliegende Antrag untersucht mittels Mineraltexturen und Mineralchemie die Mineralabfolge und Bildungsbedingungen der Lagerstätten, mittels Flüssigkeitseinschlüssen die Art und Zusammensetzung der an der Bildung dieser Lagerstätten beteiligten hydrothermalen Lösungen, versucht die Herkunft und Bedeutung des Fluors für die Lagerstättenbildung abzuschätzen, untersucht vergleichend die Ausfällungsmechanismen für Sb, Hg und Au in verschiedenen Erzassoziationen über verschiedene Lagerstätten hinweg (district scale) und wird versuchen, auch mittels geochemischer Modellierungen ein Modell für die Entstehung der SW-kirgisischen Sb-Hg-Lagerstätten zu erarbeiten. Das Projekt ist eng mit dem Schwesterprojekt von Prof. Wagner (Aachen) verzahnt.
Rhenium (Re) ist ein kritisches Element für technologische Anwendungen, welches im Wesentlichen in Molybdänit aus porphyrischen Lagerstätten gewonnen wird. In diesem Projekt soll ein Verständnis dafür entwickelt werden, wie Re durch hydrothermale Fluide transportiert werden kann und welches die Bedingungen für die Anreicherung in Molybdänit sind. Mit den hier den generierten thermodynamischen Modellen für die Re-löslichkeit in Fluiden, sollen konzeptionelle Modelle für die Anreicherung von Re in natürlichen Systemen, wie z.B. die Porphyrlagerstätten im nördlichen Griechenland, entwickelt werden.
Orogene Sb-Au-Lagerstätten sind Archive jener Prozesse, die in den Orogenen in der mittleren und unteren Kruste abliefen. Die Elemente Antimon und Gold sind zusammen mit Arsen und Schwefel typische Bestandteile der Erze dieser Lagerstätten. Sie bildeten sich bereits in der frühen Erdgeschichte (Archaikum), allerdings gibt auch geologisch junge Beispiele aus dem Phanerozoikum. Eines der Ziele dieser Arbeit ist es, den Grad der Fraktionierung von Antimon aus dem Erdmantel in die Kruste mit Hilfe von Sb-Isotopen (d. h. ?123Sb -Werten) zu ermitteln. Unsere Arbeitshypothese ist, dass die Fraktionierung von Antimon und vielleicht auch der Begleitelemente (Au, As, S) schon früh in der Erdgeschichte abgeschlossen war. Diese Hypothese lässt sich anhand der unterschiedlichen Fraktionierungsmuster von Sb überprüfen, da dieses Element sowohl in Silikatschmelzen als auch in Metallschmelzen fraktioniert. Unsere früheren Arbeiten haben bereits gezeigt, dass die Remobilisierung von Sb-Erzen große Veränderungen in Bezug auf ?123Sb verursacht. Diese Arbeit soll an archaischen und proterozoischen orogenen Lagerstätten im ukrainischen Schild durchgeführt werden. Ein weiteres Ziel ist die Untersuchung der räumlichen Variationen von Sb-Au-Lagerstätten, die sich auf verschiedenen Krustenebenen innerhalb eines Lagerstättenfelds befinden können. Unsere Arbeitshypothese ist, dass Fluide, die die Bildung dieser Lagerstätten verursachen, große Krustenvolumina durchqueren und die Minerale nacheinander ablagern, was zu systematischen Mustern in ?123Sb führt, wie sie bereits in unseren früheren Untersuchungen innerhalb einzelner Lagerstätten beobachtet wurden. Für diese Arbeit werden wir eine Gruppe von Sb-Au-Lagerstätten in den Westkarpaten verwenden. Um die Daten korrekt zu interpretieren, werden Fraktionierungsfaktoren für die Sb-Minerale benötigt. Das letzte Ziel dieser Arbeit verknüpft die Feld- und die experimentelle Arbeit und wird dazu verwendet, die Fraktionierungsfaktoren ? der Sb-haltigen Feststoffe aus der Temperaturabhängigkeit der Parameter der Mössbauer-Spektren zu berechnen.
Molybdän (Mo) ist ein sogenanntes “High-Tech” Metall, das durch seine technologischen Anwendungen, z.B. als Schmiermittel, Katalysator, Heizelement oder als Bestandteil von sogenannten Super Alloys ökonomische Bedeutung erlangt hat. Es ist seit langer Zeit bekannt, dass Molybdänlagerstätten aus hydrothermalen Fluidsystemen tief in der Erdkruste gebildet werden. Allerdings ist nur wenig bekannt über die Struktur und die Zusammensetzung der erzbildenden wässrigen Fluide. Deswegen werden wir systematisch die Löslichkeiten von Mo-haltigen Mineralen in hydrothermalen Fluiden bei hohem Druck und hohen Temperaturen mit einer neuen experimentellen Apparatur und Synchrotronstrahlung untersuchen. Außerdem werden wir die Struktur der Fluide charakterisieren, indem wir die Stabilität von Mo-Komplexen in wässrigen Fluiden bei unterschiedlichen Drücken und Temperaturen, und aber auch in verschiedenen chemischen Zusammensetzungen, untersuchen.
Alkalisilikatische und karbonatitische Schmelzen bilden Intrusionskörper mit ausgeprägter vertikaler Zonierung von magmatischen Gesteinen sowie von Lagerstätten seltener Metalle. Elemente, wie z.B. Nb, Zr, Hf, SEE oder Ti, werden durch magmatische Fraktionierung sowie durch Fluide, die in verschiedenen Intrusionsniveaus ausgeschieden werden, angereichert und vertikal verteilt. Fluide, die Teil eines konvektiven Systems sind, das sich um einen abkühlenden Intrusionskörper ausbildet, überprägen die magmatischen Mineralphasen und haben einen wesentlichen Einfluss auf die post-magmatische Metallverteilung. Ein umfassendes Verständnis für die magmatische und fluidgesteuerte Anreicherung und Bildung von Mineralphasen seltener Metalle erfordert die unmittelbare in-situ-Bestimmung erzbildender seltener Metalle in Schmelz- und Fluideinschlüssen, die die gesamte lithologische Abfolge ultrabasisch-alkalischer sowie karbonatitischer magmatischer Bildungen entlang des Spektrums von Intrusionstiefen repräsentieren, sowie die Betrachung der möglichen Rolle externer Fluide während postmagmatischer Remobilisierungsprozesse. Für dieses Projekt wurden Gesteinsproben von Intrusionskörpern aus verschiedenen Tiefen zusammengestellt, die petrologisch gut voruntersucht sind und die die große lithologische Bandbreite von alkalisilikatischen und karbonatitischen magmatischen Systemen repräsentieren (Lesnaya Varaka, Afrikanda, Ozernaya Varaka, Lueshe, Alnö, Sokli and Kalkfeld). Fluid- und Schmelzzusammensetzungen werden mit Hilfe von Mikrothermometrie, Ramanspektroskopie, Elektronenstrahlmikrosondenanalytik und LA-ICP-MS Einschlussanalytik bestimmt werden. Die gewonnenen Daten zu Metallgehalten in Fluiden und Schmelzen werden durch moderne LA-ICP-MS Halogenanalytik (Cl-Br-I) an Flüssigkeitseinschlüssen sowie SIMS Halogenanalytik ((F-Cl-Br-I und d37Cl) an Apatit ergänzt, um die Herkunft der beteiligten Fluide näher eingrenzen zu können. Das Forschungsvorhaben führt damit zu einem umfassenden Verständnis des Transports und der Anreicherung erzbildender Metalle in komplexen, an alkalimagmatische und karbonatitische Intrusionen gebundene Fluidsystemen, die sich von magmatischen bis hin zu hydrothermalen Temperaturen entwickeln. Die Forschungsergebnisse stellen aber auch die Grundlage für die Entwicklung effektiverer und präziserer Verfahren in der Tiefenexploration, Lagerstättenevaluation und der resourcenschonenden Gewinnung seltener metallischer Rohstoffe von großer gesellschaftlicher Bedeutung.
Wässrige Fluidphasen sind die bedeutendesten Transportmittel auf der Erde, und die reaktive Fluidströmung durch die Lithosphäre ist häufig für die Mobilisierung, den Transport und die Ausfällung von Metallen in Form wirtschaftlicher Anreicherungen verantwortlich. Der Stofftransport sowie die hydrodynamische Modellierung erfordern eine einheitliche und konsistente Grundlage für die thermochemischen und Transporteigenschaften der einzelnen Komponenten und dienen als Modell- oder Prozessparameter. Im Vergleich zu den flüssigkeitsähnlichen Fluiden mit hoher Dichte sind die thermodynamischen Daten für gelöste Stoffe in Fluiden mit niedriger Dichte viel fragmentarischer, inkonsistent, und es gibt keinen einheitlichen thermodynamischen Formalismus, um die Nahfeldwechselwirkung der Hydratisierung darzustellen und die Löslichkeit, Vertielung und Spezierung von Metallkomponenten zu interpretieren. Dieses Projekt wird ein neues thermodynamisches Modell und einen neuen Datensatz für wässrige Spezies in Flüssigkeiten mit niedriger Dichte entwickeln. Wir werden uns auf die Ableitung und Bewertung der wichtigsten Funktionsformen und Terme konzentrieren, die die variable Struktur und Komprimierbarkeit der Hydratationshülle darstellen. Die neue Zustandsgleichung wird anhand der verfügbaren experimentellen und molekulardynamischen Simulationsdaten für repräsentative gelöste Stoffe kalibriert. Dieser Ansatz wird die Kapazität von bisherigen thermodynamischen Modellen wesentlich erweitern, den Metalltransport in Flüssigkeiten mit niedriger Dichte prediktiv zu simulieren ermöglichen, und soll seine Aufwendung bei magmatischer Entgasung und in expandierenden oder siedelnden hydrothermalen und geothermalen Systemen finden.
Alkalimagmatische Systeme sind bekannt für ihr außergewöhnlich hohes Potential zur Fraktionierung und Anreicherung inkompatibler Elemente sowie Bildung von Lagerstätten seltener Metalle. Dabei besteht im Hinblick auf Art und Dynamik der Metallanreicherung Forschungsbedarf zur Rolle magmatischer Faktoren einschließlich der in unterkühlten und volatilienreichen Systemen stattfindenden Prozesse im Vergleich zur Rolle von Schmelz-Fluid-Wechselwirkungen. Bei letzteren haben Ligandenkonzentration und Entwicklung der Fluidzusammensetzung einen wesentlichen Einfluss auf den Magma-Fluid-Metalltransfer und fluidkontrollierten Metalltransport. Im finnischen Iivaara-Komplex, in dem der Dachbereich einer alkalimagmatischen Intrusion sowie die umgebende Fenitaureole aufgeschlossen sind und der in verschiedenen Bereichen eine Ti-dominierte Anreicherung der „high-field-strength-Elemente“ zeigt, ergeben sich optimale Bedingungen zur Untersuchung des Einflusses dieser Prozesse im hochthermalen Übergangsbereich von magmatischen zu hydrothermalen Systemen. Dabei wird die Untersuchung im Wesentlichen auf der unmittelbaren mikrothermometrischen und umfassenden chemischen in-situ-Analyse von Schmelz- und Flüssigkeitseinschlüssen aufbauen, die ein vollständiges Bild aller magmatischer und post-magmatischer Schmelzen und Fluide ergibt. Mit Hilfe nachweisstarker und hoch ortsauflösender Verfahren (Laserablations-ICP-Massenspektrometrie, Raman-Spektroskopie) werden „high-field-strength-Spurenelemente“ sowie ligandenbildende Volatilien (C, O, P, S, Cl, Br, I) erfasst. Chlorisotopensignaturen erlauben eine Differenzierung magmatischer, krustaler oder meteorischer Fluidquellen und werden durch Sekundärionen-Massenspektrometrie an Apatit bestimmt, der in allen Bereichen des Komplexes auftritt und als Produkt magmatischer Prozesse sowie von Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen erkannt werden kann. Der hier generierte Datensatz wird genutzt, um die Anreicherung von „high-field-strength-Elementen“ im Dachbereich des als natürliches Labor dienenden Iivaara-Komplexes und damit auch die Rolle von magmatischen und Schmelz-Fluid-, bzw. Fluid-Gesteins-Wechselwirkungsprozessen zu unterscheiden und zu bewerten. Dieses Projekt adressiert damit Schlüsselforschungsfragen in Themenbereich A des SPP DOME und liefert gleichzeitig hilfreiche Rahmendaten für experimentell wie numerisch modellierend ausgerichtete Forschungsvorhaben des SPP.
Große Störungszonen vor dem apulischen orogenen Indenter im internen Bereich des Westalpenbogens haben sowohl eine NW-SE Verkürzung als auch einen vertikalen Versatz akkommodiert. Diese Störungen deformieren auch Gesteine mit alpidischen Hochdruckparagenesen. Das Hauptziel des Vorhaben ist festzustellen, wie diese Störungszonen zur Exhumierung der Hochdruckgesteine in der Sesia Zone beigetragen haben. Das vorgesehene Arbeitsgebiet eignet sich besonders gut zur Untersuchung von transpressiver Tektonik bei der Exhumierung subduzierter kontinentaler Kruste. Um die Kinematik und thermobarometrische Geschichte der Exhumierung zu rekonstruieren, sieht unser Projekt eine Kombination von strukturgeologischer Feldarbeit und mikrostrukturellen, petrologischen und geochronologischen Laborarbeiten vor. Das vorgesehene Projekt soll zwei wissenschaftliche Mitarbeiter für die Durchführung von struktur-petrologischen und strukturgeochronologischen Studien beschäftigen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 72 |
| Land | 5 |
| Wissenschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 69 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 2 |
| offen | 69 |
| unbekannt | 3 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 67 |
| Englisch | 58 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Keine | 12 |
| Webdienst | 1 |
| Webseite | 61 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 71 |
| Lebewesen und Lebensräume | 47 |
| Luft | 11 |
| Mensch und Umwelt | 74 |
| Wasser | 21 |
| Weitere | 74 |