Löslichkeit und Komplexierung von Nickel in hydrothermalen Fluiden unter für lagerstättenbildende Prozesse repräsentativen Bedingungen

• Antragsteller: Dr. Oliver Beermann; Dr. Christian Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275543965

Nickel zählt zu den Elementen, deren Verhalten in hydrothermalen Prozessen in der Erdkruste nur wenig verstanden wird. Zumeist wird davon ausgegangen, dass Nickel hydrothermal kaum mobilisiert wird, da die wenigen vorhandenen experimentellen Daten eine geringe Löslichkeit von Nickel in chloridischen und sulfidischen wässrigen Fluiden zeigen. Hingegen belegt die Existenz vieler hydrothermaler Nickellagerstätten weltweit, dass dies nicht allgemein zutreffen kann. Es ist jedoch nicht bekannt, bei welchen Bedingungen Nickel mobilisiert wird, welche Komplexe Nickel transportieren und warum das Ni-Cu-Verhältnis der Mineralisationen eine so große Variabilität aufweist. Ferner könnte Arsen dabei eine entscheidende Rolle spielen, was aber bisher annähernd unerforscht ist.Im beantragten Projekt soll die Löslichkeit von Ni, NiS und NiAs in wässrigen Fluiden im Vergleich zu der von Kupfer untersucht und die Komplexierung von Nickel ermittelt werden. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei Bedingungen, welche auf Grund geologischer Beobachtungen relevant sind, d. h. Fe-haltige Systeme, ein großer Temperaturbereich von 200 bis 600 °C, niedriger pH-Wert und das Vorhandensein von Cl, S und As als Liganden. Systematische Ni-, Fe- und Cu-Löslichkeitsexperimente sollen unter Anwendung der Fluideinschluß-Synthesemethode in außenbeheizten Hydrothermalautoklaven durchgeführt werden. Von diesen wird zudem ein großvolumiger Autoklav verwendet, aus dem die Fluidprodukte in-situ extrahiert werden. Diese Experimente sollen durch in situ Raman Spektroskopie und Synchrotronstrahlungs-Röntgenfluoreszenz und -Röntgen-Nahkanten-Absorptionsanalysen bei hohen Temperaturen und Drücken mittels hydrothermaler Diamantstempelzellen ergänzt und erweitert werden. Das Ziel des beantragten Projekts besteht in der Identifizierung und Quantifizierung der Parameter, welche erhöhte Ni-Löslichkeit und Trennung von Ni und Cu bei hydrothermalen Prozessen verursachen. Die erhaltenen Ergebnisse sollen in geologische Modelle zur hydrothermalen Ni-, Cu- und Fe- Mobilisierung und -Mineralisation einfließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Astrid Holzheid; Dr. Anke Watenphul