Ein intern-konsistentes thermodynamisches Modell für den hydrothermalen Transport von Pb-Zn-Ag-Au-As-Sb: Modellentwicklung und Anwendung auf Bildungsprozesse von sedimentgebundenen Pb-Zn und epithermalen Ag-Au-As-Sb Lagerstätten

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Wagner
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439373061

Hydrothermale Erzlagerstätten stellen grosse Metallanreicherungen in der Erdkruste dar und die Bildung von weltweit bedeutenden Lagerstätten erfordert Extraktion von Metallen aus grossen Gesteinsvolumina, effizienten Transport durch hydrothermale Fluide und lokalisierte Metallabscheidung. Fluid-Mineral-Interaktionen sind hierbei wesentliche Prozesse, die zur Bildung von weltweit bedeutenden Lagerstätten wie magmatisch hydrothermale porphyrische Cu-Au-Mo und epithermale Ag-Au-As-Sb Lagerstätten, und sedimentgebundene Pb-Zn Lagerstätten. Geochemische Modellierung von Fluidprozessen ist eine wesentliche Methode, um konzeptionell neue Modelle für erzbildende hydrothermale Systeme zu entwickeln. Dies setzt robuste thermodynamische Daten voraus, um zuverlässig Metall- und Mineralöslichekeiten und Fluid-Mineral-Reaktionen zu simulieren. Das beantragte Projekt beinhaltet daher die Entwicklung eines intern-konsistenten thermodynamischen Modells für den hydrothermalen Transport von Pb-Zn Ag-Au-As-Sb, was unseren vorhandenen Datensatz wesentlich erweitern wird. Der neue Datensatz wird in numerischen Simulationen der für die Bildung von sedimentgebundenen Pb-Zn und epithermalen Ag-Au-As-Sb Lagerstätten kritischen Prozesse zur Anwendung kommen. Die Modellierung wird wichtige Fragestellungen zur Bildung weltweit bedeutender Lagerstätten-Typen beantworten, wie die relative Rolle von reduzierenden sauren und oxidierenden Fluiden in sedimentgebunden Pb-Zn Systemen, die Verbindung zwischen exhalativen und carbonatgebundenen Pb-Zn Lagerstätten, und die Bedeutung der Metalloide As und Sb für den hydrothermalen Transport von Cu, Pb, Zn, Ag und Au. Das Projekt besteht aus 3 Modulen, die gemeinsam zu einem fundamental besseren Verständnis der Bildung von hydrothermalen Pb-Zn und Ag-Au-As-Sb Lagerstätten führen werden. Modul A beinhaltet die Entwicklung eines intern-konsistenten thermodynamischen Modells für den hydrothermalen Transport von Pb-Zn-Ag-Au-As-Sb. Unter Anwendung einer neuen globalen Regressionsmethode werden alle Standard-Gibbsenergien der wässrigen Metallspezies aus kritisch ausgewählten experimentellen Löslichkeits- und Spektroskopie Daten simultan abgeleitet. In den Modulen B und C werden mittels geochemischer Modellierung mit der GEM3 Software die wesentlichen Prozesse simuliert, die zur Bildung von sedimentgebundenen Pb-Zn Lagerstätten und intrusionsgebundenen epithermalen Ag-Au-As-Sb Lagerstätten führen. Das Projekt wird wesentlich zu den Zielen des DOME Schwerpunktprogramms beitragen, durch Kooperation mit einem Partnerprojekt, das die Bildung epithermaler Lagerstätten untersucht, durch Erstellung des thermodynamischen Datensatzes, der für andere DOME-Projekte direkt anwendbar ist, und durch Modellierungsergebnisse, die unmittelbar in geländebasierten Studien anderer DOME Projekte getestet werden können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung - DOME
• Internationaler Bezug: Australien, Schweiz
• Kooperationspartner: Dr. George Miron; Dr. Tobias Schlegel