Tiefenkontrollierte fluidgesteuerte Verteilung von Metallen in magmatischen Alkaligesteins-Karbonatit-Systemen

• Antragsteller: Tobias Fusswinkel, Ph.D.; Privatdozent Dr. Sven Sindern
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521625502

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 δ37Cl) 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.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung - DOME
• Internationaler Bezug: Schweden
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Ulrich Kramm; Professor Dr. Thomas Wagner
• Kooperationspartner: Dr. Stefan Andersson; Professor Martin Whitehouse, Ph.D.