Vulkanogene Massivsulfidlagerstätten (VMS) sind wichtige Kupfer- und Zinkvorkommen und enthalten erhebliche Mengen an Gold, Silber, Blei, Selen, Cadmium, Wismut und Zinn. Auf sie entfallen 22% der weltweiten Zink-Produktion sowie 9,7 % des Bleis und 6 % des Kupfers, was sie zu wichtigen Zielen der Rohstoffindustrie und zu einer essentiellen Quelle von Technologiemetallen für die Energiewende macht. Die Rate mit der neue Mineralvorkommen entdeckt werden, ist jedoch rückläufig, da die meisten hochwertigen Vorkommen an der Erdoberfläche bereits bekannt sind. Um den Erfolg bei der Suche nach verborgenen und tief-liegenden Lagerstätten zu erhöhen, sind neue und wirksamere Instrumente erforderlich, mit denen großräumige Mineralsysteme aufgespürt werden können. Diese helfen dabei von unmineralisierten bzw. schwach mineralisierten geologischen Einheiten auf die wertvollen Bereiche einer Lagerstätte zu schließen. Im Rahmen dieses Projekts soll das Potenzial von akzessorischen Mineralen zur Charakterisierung von erzbildenden Prozessen und als Wegweiser für die Mineralisierung in VMS-Gebieten evaluiert werden, die oftmals metamorph überprägt sind und eine komplexe Geschichte haben. Zu diesem Zweck sollen erzführende, hydrothermal veränderte (proximale) und unveränderte (distale) Gesteine in VMS-Provinzen mit komplexer geologischer Geschichte verglichen werden. Hierfür werden wir petrographische Studien und hochauflösende Verfahren in Kombination mit geochemischen und geochronologischen Methoden (Mikrosonde, LA-ICP-MS-Analysen, stabilen Isotopen und geologische Datierung) durchführen. Dies wird es uns ermöglichen, (1) die paragenetische Abfolge und den Zeitpunkt der Bildung der Minerale zu bestimmen, (2) die chemischen Signaturen der wichtigsten Mineralphasen in der gesamten metallogenetischen Provinz zu identifizieren und (3) mögliche Korrelationen zwischen verschiedenen Provinzen zu finden. Um die gewonnenen Datensätze zu verarbeiten und Muster und Trends in den Datensätzen zu erkennen, werden wir Methoden des maschinellen Lernens benutzen, die zukünftig auch Anwendung in der Rohstoffexploration finden können. Mit dieser Arbeit wollen wir neue Konzepte für die Entstehung der Erzkörper und der damit verbundenen Prozesse entwickeln. Unsere Ergebnisse werden zur Verbesserung der Explorationsstrategien in Europa und darüber hinaus beitragen.
Bodenphysikalische Daten liegen vor als Einzeldaten oder Meßreihen, sowie als makroskopische Beobachtungen von Bodenverhalten, auch in Kombination mit Messungen, und deren Auswertungen. Sie sind eine spezielle Form bodenanalytischer Daten. Es handelt sich um Daten zu Böden oder technischen Füllmaterial, sowie Teilmengen hiervon. Sie werden im Labor des GLA M-V erhoben (Meß-Rohdaten, kombinierte Daten, Meßreihen, bodenkundliche, petrologische und statistische Aussagen über Daten). Sie sind verteilt abgelegt in Laborbüchern, Rohdatenfiles der Meßgeräte, Meßkurven, Spreadsheet-Daten. Es existieren Daten zur Probenvorbereitung.
Aktuelle Erkenntnisse legen nahe, dass tropische Ökosysteme, insbesondere tropische Wälder, eine wichtige Rolle im globalen Hg-Zyklus spielen. Aufgrund der hohen Produktivität und Litterproduktion in tropischen Wäldern findet 70% der globalen atmosphärischen (trockenen) Hg-Deposition auf Waldböden in diesen Umgebungen statt. Es besteht ein wachsendes Interesse an der Bedeutung der Bestimmung der Beziehung zwischen Hg-Akkumulation in Blättern und Blatt-/Kronenmerkmalen wie spezifischer Blattfläche (SLA) und Blattflächenindex (LAI), um globale Hg-Modelle zu Aktualisierung. Jedoch wurden diese Parameter sowie die Hg-Akkumulation in der Vegetation tropischer Wälder noch nie untersucht. Ein weiterer entscheidender Faktor, der noch nie bewertet wurde, ist der Zusammenhang zwischen der Hg-Akkumulation in den Blättern und der Wassernutzungseffizienz (WUE), die die Menge an Kohlenstoff ist, die als Biomasse pro Einheit Wasser von der Pflanze produziert wird. Stomatale Regulation spielt eine entscheidende Rolle in der WUE, da die Stomataöffnung den Wasserverlust durch Transpiration und die Menge an CO2 beeinflusst, die gewonnen wird. Da die Hg-Aufnahme auch von der stomatalen Regulation abhängt, kann die Etablierung dieser Beziehung wertvolle Einblicke in die Rolle liefern, die Dürre und eine bessere Anpassung an Dürre durch Pflanzen mit höherer WUE zukünftig bei der Hg-Assimilation in der Vegetation spielen werden.Ziel dieser Studie ist es, den Hg-Kreislauf der Vegetation in tropischen Wäldern genauer zu charakterisieren, einschließlich zwei verschiedener Waldtypen, dem tropischen trockenen Laubwald (TDBF) und dem tropischen feuchten Laubwald (TMBF). Dadurch wollen wir dazu beitragen, eine bessere Bewertung der Bedeutung tropischer Wälder im Vergleich zu nichttropischen Wäldern als Hg-Senken zu erreichen. Die vorgeschlagene Studie zielt darauf ab, zu bestimmen, wie verschiedene tropische Waldtypen und damit verbundene klimatische Bedingungen die Hg-Akkumulation in der Vegetation antreiben und wie der Transport von der Atmosphäre in den Boden stattfindet. Schließlich wird diese Studie die Hg-Akkumulation im organischen Oberboden quantifizieren und ihre Beziehung zur C-Akkumulation und Hg-Flüssen im Laubfall bestimmen, was wertvolle zusätzliche Daten für zukünftige globale Hg-Modelle liefern wird. Die Studie wird die Hg-Akkumulation in der Vegetation charakterisieren und die saisonale und räumliche Variabilität in der Hg-Ablagerung durch Laubfall bewerten. Durch den Vergleich die zwei (nahezu) extreme tropische Systeme darstellen, können wir eine einzigartige Perspektive auf die Funktionsweise tropischer Wälder gewinnen und inwieweit sie sich in Bezug auf die Hg-Akkumulation unterscheiden.
Porphyrische Erzlagerstätten sind die Hauptlieferanten von Kupfer und Molybdän und eine wichtige Rohstoffquelle für weitere Metalle und Elemente, einschließlich einiger seltener Rohstoffe wie Selen und Rhenium. Diese Lagerstätten liegen stets oberhalb von Subduktionszonen. Trotzdem ist nicht wirklich bekannt, woher letztlich die Metalle in diesen Lagerstätten stammen: Aus dem asthenosphärischen Mantel, der subduzierten basaltischen Kruste, subduzierten Sedimenten oder vielleicht der Kruste der oberen Platte. Wir werden daher experimentell die Verteilung von Cu, Mo, Ag, Au und W zwischen Eklogit, Meta-Sedimenten und Wasser-reichen Fluiden unter den Bedingungen in Subduktionszonen untersuchen. Diese Hochdruckexperimente werden quantitative Vorhersagen erlauben, in welchem Umfang die subduzierte basaltische Kruste oder subduzierte Sedimente zum Metallgehalt in porphyrischen Lagestätten beitragen. Falls Sedimente die Hauptquelle der Metalle sind und falls der Metallgehalt in den Sedimenten lokal stark variiert, erlauben diese Experimente Vorhersagen, welches Segment einer Subduktionszone wahrscheinlich größere Lagerstätten enthält. Wie im Antrag beschrieben, gibt es sehr starke geochemische Argumente dafür, dass dies bei Molybdän der Fall ist. Das Verhalten der anderen Elemente erfordert jedoch auch weitere Untersuchungen.
Ungefähr ein Drittel des gesamten Bodenoberflächenkohlenstoffs auf der Erde ist in Permafrostböden eingeschlossen. Auftauende Permafrostböden sind als bedeutende Quelle der Treibhausgase Kohlendioxid, Methan und Lachgas erkannt worden. Bis zum Ende dieses Jahrhunderts wird für die arktischen Permafrosttorfgebiete eine Erwärmung von unter 2°C auf jährlich durchschnittlich 5,6 bis 12,4°C vorhergesagt, was zu einem erheblichen Auftauen des Permafrosts und einer anschließenden Mobilisierung von organischem Kohlenstoff und Stickstoff führt. Daher wird der mikrobielle Umsatz von neu mobilisiertem organischem Material eine unvorhersehbare Menge an produzierten Treibhausgasen widerspiegeln. Neben der mikrobiellen Produktion von Treibhausgasen in Permafrosttundren muss auch die anschließende Freisetzung der produzierten Treibhausgase aus dem Boden in die Atmosphäre berücksichtigt werden. Permafrosttundren werden erfolgreich von verschiedenen Pflanzen besiedelt, deren Wurzeln während des saisonalen Auftauens durch den Boden wachsen. Die physikalische Wirkung wachsender Wurzeln mit unterschiedlicher Morphologie, einschließlich Lufteinschluss in wurzelnahen Lufttaschen, und ihre unzähligen Möglichkeiten des Zusammenspiels mit der abiotischen und mikrobiellen Bodenumgebung verändern zahlreiche biogeochemische und physikalische Bodenprozesse. Zum Beispiel kann die Freisetzung von organischem Kohlenstoff in Form von Wurzelexsudaten die mikrobielle Produktion von Treibhausgasen anregen. Radialer Sauerstoffverlust von Wurzeln in überschwemmten Böden führt zur Bildung von Eisenmineralbelägen um Wurzeln. Solche Beläge sind hochreaktive Grenzflächen zwischen Wurzel und Boden und beherbergen eine Vielzahl ökologischer Nischen für mikrobielle Gemeinschaften, die den Treibhausgaszyklus treiben. Welche Rolle das Wurzel-Boden-System für die Produktion, den Verbrauch, den Transport und die Freisetzung von Treibhausgasen aus Permafrosttundren spielt, ist Gegenstand dieses Antrags. Wir werden einzigartige Unterschiede in der Wurzelarchitektur, der Exsudation von organischem Kohlenstoff und der Bildung von Wurzelbelägen von Graminoid- und Strauchpflanzen mit einer sich ändernden mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur und gekoppeltem Treibhausgaszyklus aufzeigen. Zu diesem Zweck werden wir Feldstudien mit Laborexperimenten verknüpfen. Rhizosphären von Graminoiden und Sträuchern werden während einer gesamten Auftausaison visuell überwacht, indem Beobachtungsfenster entlang eines Permafrost-Tau-Gradienten platziert werden. Die mikrobielle Zusammensetzung, Aktivität und Funktion wird in Abhängigkeit von der Wurzelarchitektur, der Art des ausgeschiedenen organischen Kohlenstoffs und der Bildung von Wurzeleisenmineralen untersucht und mit dem lokalen Treibhausgaszyklus und der Gesamttreibhausgasemission korreliert. Insgesamt wird in diesem Antrag die Nutzung des Wurzel-Boden-Systems zur Reduzierung/Kontrolle der Emission von Treibhausgasen aus Permafrostböden untersucht.
Anreicherung, Transport und Kristallisation von Metallen in Sn-W Lagerstätten resultieren von einer komplexen Kombination aus Schmelz- und Fluidgesteuerten Prozessen in hochentwickelten magmatisch-hydrothermalen Systemen. Jedoch sind die exakten Bedingungen und Steuerparameter der einzelnen Stadien der Erzbildung noch relativ wenig bekannt. Abgesehen von strukturellen, klassisch-geochemischen und mineralogischen Untersuchungen, kann die Fraktionierung stabiler Isotope von Metallen wichtige Informationen über kritische Veränderungen beim Metalltransport liefern, die schließlich zur Lagerstättenbildung führen, da diese durch Änderungen in der Bindungsumgebung verursacht wird. Vorausgesetzt, der Zusammenhang zwischen Bindungscharakter und daraus resultierender Isotopenfraktionierung ist gut verstanden, oder sogar kalibriert, können Isotopensignaturen die Bedingungen während des Metall-transports und der Kristallisation aufzeichnen. Wir beantragen hier einen komplementären Ansatz aus Experimenten und Fallstudien, (1) um die Li-Isotopenfraktionierung zwischen Schmelze, Fluiden und Li-Glimmern besser zu verstehen und experimentell zu kalibrieren und (2) um die Li- und Sn Isotopen-Proxys bei zwei gut charakterisierten, jedoch chemisch und strukturell unterschiedlichen granitischen Sn-W-Li Lagerstätten (Sadisdorf, Erzgebirge und Argemela, Portugal) anzuwenden. Lithiumglimmer (für Li-) und Kassiterit (für Sn Isotope) werden in situ mit femtosekunden Laserablation (LA-) MC-ICP-MS gemessen. Wir erwarten komplementäre Informationen von diesen Isotopensystemen: Li-Isotope werden vermutlich abhängig von der Art des Li Transports fraktionieren, z.B. bei der Entmischung von Schmelzen und unterschiedlichen Fluiden. Diese Prozesse sollen experimentell kalibriert werden. Zinnisotope fraktionieren vor allem bei Redoxreaktionen (z.B. Reduktion von Sn2+ zu Sn4+), entweder in der Fluidphase oder beim Auskristallisieren von Kassiterit (wie in experimentellen Studien in der Literatur dokumentiert). Das experimentelle und analytische Setup für diese geplanten Untersuchungen ist bereits in Hannover etabliert und von der Anwendung der Li und Sn Isotopensysteme auf die Wirtsminerale in Sn-W-Li Lagerstätten erwarten wir uns wertvolle Informationen über die Bedingungen während des Metalltransports und der Kristallisation. Wenn es die Zeit erlaubt, planen wir noch in situ W Isotopenanalysen von Wolframit mit LA-MC-ICP-MS zu etablieren, welche wir mit hochpräzisen Lösungs-Isotopenmessungen der gleichen Wolframitkristalle (in Köln) validieren wollen. Da die W-Isotopenfraktionierung bei der Kristallisation von Wolframit, der häufig assoziiert mit Kassitierit in hydrothermalen Gängen vorkommt, nicht mit einem Redoxwechsel verbunden ist, könnte die W Isotopie wichtige Informationen über die Rolle der Temperaturabnahme im Verlauf der Mineralisation geben.
Wässrige Chlorid- und Karbonat-Fluidphasen sind die häufigsten hydrothermalen Flüssigkeiten in der Natur. Ihr Potenzial für den Metalltransport und die Erzbildung wird durch die Aktivität von komplexbildenden Liganden gesteuert, insbesondere durch die a/f(HCl) für Metallchlorid-, a/f(CO2) für Metallcarbonat- und a(Na2O) für alkalihaltige Metalloxid/hydroxid-Komplexe. In diesem Projekt werden wir thermodynamische Mehrkomponentenmodelle für die Systeme H2O-NaCl-KCl-HCl und H2O-Na2CO3-K2CO3-CO2 (H2CO3) über einen weiten Bereich hydrothermaler Bedingungen bis zu 800 oC und 5 kbar entwickeln und neu kalibrieren. Diese Modelle werden eine vollständige Prädiktion von Phasenbeziehungen (z. B. Flüssigkeit-Dampf-Gleichgewichten) und integralen und partiellen thermodynamischen Eigenschaften einschließlich für die Nebenkomponenten (Spezies) liefern. Die auf der freien Energie basierende Formulierung ermöglicht eine direkte Kopplung mit den thermodynamischen Daten und Modellen für Minerale und/oder Silikat- oder Karbonatschmelzen, d.h. bildet die Verknüpfung zwischen der Fluidzusammensetzung, a/f(HCl), a/f(CO2) usw. mit bestimmten gesteinsbildenden Paragenesen oder Schmelzzusammensetzungen, die man in der Gibbs-Energie-Minimierung ansetzen kann. Die Kenntnis der Aktivität oder Fugazität von komplexbildendn Liganden wird ein Schritt nach vorn zur quantitativen Vorhersage der Stabilität von Metallkomplexen in hydrothermalen Fluiden über einen weiten Bereich von hydrothermalen Bedingungen und während der Phasentrennung, beispielsweise beim Sieden, sein. Darüber hinaus stellen wir die Hypothese auf, dass die Alkalinität oder Aluminosität des Mutterschmelze oder der mineralischen Paragenese eine signifikante Kontrolle über das Potenzial der Komplexbildung und für den Metalltransport in hydrothermalen Lösungen ausüben kann, nicht nur der Metallhaushalt und die Salinität allein.
Die Entstehung von magmatisch-hydrothermalen Erzlagerstätten von Weltrang wird weitgehend durch die effiziente Gewinnung von Metallen aus einer tiefen Magmaquelle und deren Transport durch magmatische Fluide in die darüber liegende Umgebung gesteuert. Die Prozesse, die am so genannten magmatisch-hydrothermalen Übergang stattfinden, wenn Magmen entgasen und kristallisieren, sind jedoch noch immer schlecht verstanden. Die Entwicklung eines soliden quantitativen Verständnisses dieser Prozesse erfordert daher bessere Erkenntnisse über die Verteilung der Metalle zwischen der Magmaquelle und der fluiden Phasesowie über die Stabilität der Metallkomplexe in dieser Phase. Insbesondere muss quantifiziert werden, wie sich Änderungen von Druck, Temperatur, Redoxzustand und Chemie auf die Verteilung und Speziation von Metallen in erzbildenden Fluiden auswirken. Die experimentellen Daten sind jedoch bei magmatisch-hydrothermalen Bedingungen (300-800 °C, 0.5-3 kbar) aufgrund der außergewöhnlichen experimentellen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Entnahme von Proben aus nicht abschreckbaren volatilen Phasen eher begrenzt. Der vorliegende Antrag, der experimentelle und analytische Untersuchungen mit thermodynamischer Modellierung kombiniert, wird diese Wissenslücke durch Anwendung eines multidisziplinären experimentellen Ansatzes schließen. Wir werden uns insbesondere auf das Verhalten von As und Sb konzentrieren und darauf, wie sie die Mobilität und den Transfer der Edelmetalle Au-Ag beeinflussen, mit denen sie in zahlreichen hydrothermalen Lagerstätten assoziiert sind. Volatile (Fluide), die mit Silikatschmelzen im Gleichgewicht sind, werden durch eine Kombination von In-situ Synchrotron-Röntgenmethoden in einem hydrothermalen Autoklaven und Ex-situ Fluideinschlüssen in Form von synthetischen Fluideinschlüssen (SFI) erforscht. Spektroskopische Daten, die unter den für den magmatisch-hydrothermalen Übergang relevanten P-T-Bedingungen gewonnen wurden, werden die Speziation von Metallen identifizieren und eine thermodynamische Beschreibung des Transfers von Elementen aus der Schmelze in die volatile Phase ermöglichen. Die gewonnenen Daten werden zur Konstruktion von Massentransport- und thermodynamischen Modellen verwendet, um die Rolle granitischer Intrusionen und Fluiden als Quelle von As-Sb-Au-Ag-Metallen bei der Bildung einer Reihe hydrothermaler Erzlagerstätten, von epithermalen bis zu Au/Ag-As-Sb-Lagerstätten vom Carlin-Typ, in geringerer Tiefe zu bewerten.
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.
Der Bedarf an redox-sensitiven Metallen wie Vanadium (V) steigt im Rahmen der Energiewende, da große Mengen dieser kritischen Metalle für die Produktion wiederaufladbarer Redox-Batterien zur Speicherung erneuerbarer Energie benötigt werden. Diese neuen Hightech-Anwendungen in Verbindung mit der aktuellen Verwendung von V in Stahllegierungen erfordern neue V-Quellen, z.B. V in Schieferlagerstätten. Solche V-reichen Lagerstätten sind in Nordamerika, China und Europa bekannt, aber ihre Entstehung ist unsicher. Alle V-reichen Schieferlagerstätten sind organik-reich, es wird angenommen, dass sie sich in begrenzten Becken unter euxinischen (anoxischen und sulfidischen) Bedingungen bilden. Es gibt anhaltende Debatten über ihre Entstehungsmechanismen: 1) die relative Bedeutung einer Meerwasser- gegenüber einer hydrothermalen Quelle; und 2) ob sich die Lagerstätten unter einer euxinischen Wassersäule oder in der suboxischen Zone mit einer fluktuierenden oxisch-anoxischen Schnittstelle gebildet haben. Da diese Ablagerungen organik-reich sind, werden auch Mikroorganismen bei der Anreicherung von Metallen vermutet, was jedoch wenig erforscht ist. Das Projekt MoVE wird neue Entwicklungen in der Isotopengeochemie und die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Mikrobiologen innovativ kombinieren, um diese Debatten voranzubringen. Ein zentraler Schwerpunkt dieses Projekts ist die Anwendung des neuartigen V-Isotopen-Redox-Proxys auf V-Schieferlagerstätten an zwei Orten: die Jangtse-Plattform in Südchina und das Selwyn-Becken in Nordwest-Kanada. Vanadium-Isotope sind ein leistungsfähiger Redox-Anzeiger, da ihre Isotopensignatur mit der Ausfällung von V unter oxischen, anoxischen und euxinischen Wassersäulen verknüpft ist. Darüber hinaus gibt es eindeutige V-Isotopensignaturen für V-Mineralisation in hydrothermal überprägten Sedimenten. Diese neue V-Isotopendaten wird quantitative Beweise zur Klärung der Frage zur V-Quelle (hydrothermal bzw. Meerwasser) liefern. Wenn die Daten keine hydrothermale V-Quelle anzeigen, werden die V-Isotopendaten zeigen, ob die Wassersäule dauerhaft oxisch, anoxisch bzw. euxinisch war oder zwischen diesen Redoxzuständen oszillierte. Um die Rolle von Organik und Mikroorganismen bei der Anreicherung von Metallen besser zu verstehen, erfolgt ein interdisziplinärer Ansatz:1) Kombination von V-Isotopen- und Stickstoff-Isotopen-Messungen, um die biologische Produktivität während der Entstehung von V-reichen Schieferlagerstätten zu klären, und 2) Erstellung des ersten V-Isotopen-Datensatzes über experimentelle mikrobielle V-Reduktion. Das Projekt MoVE verfolgt also einen interdisziplinären Ansatz, bei dem das V-Isotopensystem als neuer Redox-Anzeiger mit traditionellen stabilen Isotopen und mikrobiellen V-Reduktionsversuchen kombiniert wird. Dieses Projekt wird Modelle für die Entstehung V-Schieferlagerstätten verfeinern und die Zusammenarbeit zwischen Geologen, Geochemikern und Mikrobiologen vertiefen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 74 |
| Kommune | 1 |
| Land | 5 |
| Wissenschaft | 37 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 71 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 2 |
| Offen | 72 |
| Unbekannt | 2 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 69 |
| Englisch | 60 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Datei | 1 |
| Keine | 12 |
| Webseite | 63 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 73 |
| Lebewesen und Lebensräume | 65 |
| Luft | 13 |
| Mensch und Umwelt | 76 |
| Wasser | 22 |
| Weitere | 76 |