Hydrothermaler Transport von Cu und Fe: intern-konsistentes thermodynamisches Modell und Anwendung auf Bildungsprozesse von weltweit bedeutenden Eisenoxid-Kupfer-Gold (IOCG) Lagerstätten

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Wagner
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 367171245

Hydrothermale Erzlagerstätten stellen grosse Metallanreicherungen in der Erdkruste dar. Die Bildung von weltweit bedeutenden Lagerstätten erfordert Extraktion von Metallen aus grossen Volumina von Gesteinen, effizienten Transport durch hydrothermale Fluide und lokalisierte Metallabscheidung. Prozesse der Fluid-Gesteins-Interaktion sind von wesentlicher Bedeutung für Metallmobilisation, Metalltransport und die Abscheidung von Erzmineralen. Geochemische Modellierung von Fluidprozessen während der Bildung von Erzlagerstätten ist eine leistungsfähige Methode für die Enwicklung der nächsten Generation von Explorationsmodellen. Robuste thermodynamische Datensätze sind eine wichtige Voraussetzung für verlässliche geochemische Modellierungen von Metall- und Mineral-Löslichkeiten und Fluid-Gesteins-Interaktionen. Das beantragte Projekt beinhaltet die Entwicklung eines neuen intern-konsistenten thermodynamischen Modells für den Transport von Cu und Fe in hydrothermalen Systemen. Dieses soll in geochemischen Modellierungen der lagerstättenbildenden Prozesse der Mineralabscheidung und hydrothermalen Alteration in Eisenoxid-Kupfer-Gold (IOCG) Lagerstätten und sediment-gebundenen Kupfer Lagerstätten des Copperbelt-Typs zur Anwendung kommen. Das Projekt basiert auf Vorarbeiten, die die wesentlichen Bildungsprozesse in der weltweit bedeutenden Eisenoxid-Kupfer-Gold Lagerstätte Prominent Hill in Südaustralien untersucht haben. Diese Arbeiten umfassten Untersuchungen zur Lagerstättengeologie, zur Alterations-Lithogeochemie, zu stabilen Isotopen und Fluideinschlüssen. Das beantragte neue Projekt besteht aus vier Modulen, die gemeinsam zu einem fundamental verbesserten Verständnis der Bildungsprozesse von hydrothermalen Kupfer Lagerstätten in der Erdkruste beitragen werden. Modul A beinhaltet die Entwicklung der neuen thermodynamischen Datenregressions-Software GEMSSPEC, die gleichzeitig experimentelle Mineral-Löslichkeitsdaten und spektroskopische Daten verarbeiten kann. Modul B hat die Entwicklung eines intern-konsistenten thermodynamischen Datensatzes im System Na-K-Mg-Fe-Cu-Al-Si-C-S-Cl-O-H zum Ziel. Aus kritisch ausgewählten experimentellen Löslichkeits-Daten und spektroskopischen Daten für Cu und Fe sollen die Standard Gibbs Energien der wässrigen Spezies von Cu und Fe durch globale Regression abgeleitet werden. Modul C beinhaltet die Anwendung des neu entwickelten Datensatzes auf hydrothermale Prozesse der Prominent Hill Eisenoxid-Kupfer-Gold Lagerstätte. Geochemische Modellierung mittels des GEMS3 Computer-Codes wird zu einem quantitativen Prozessmodell für die Bildung der Prominent Hill Lagerstätte führen, was zu einem wesentlich verbesserten Verständnis dieses wichtigen Lagerstättentyps weltweit beitragen wird. In Modul D wird der neue thermodynamische Datensatz in der Simulation von hydrothermalen Prozessen zur Anwendung kommen, die wesentlich für die Bildung von sediment-gebundenen Kupfer Lagerstätten des Copperbelt-Typs sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz, USA
• Kooperationspartner: Dr. Dmitrii Kulik; Dr. Artas Migdisov; Dr. George Miron