Speciation of palladium and ruthenium in S-bearing, sulfide-undersaturated basaltic melt - implications for enrichment mechanisms of noble metals in magmatic sulfide melt

• Applicant: Professor Dr. Christian Gerhard Ballhaus
• Subject Area: Mineralogy, Petrology and Geochemistry
• Term: from 2009 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 139059925

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Die Projektarbeiten haben einen wesentlichen Beitrag zum Verhalten von Edelmetallen in magmatischen Systemen geleistet. Bemerkenswert ist vor allem die Beobachtung - hier erstmals mittels Transmissionselektronenmikroskopie demonstriert - dass viele Edelmetalle in natürlichen Systemen zur Selbstorganisation neigen. Bisher konnten wir dieses Verhalten nur für Sulfidsysteme nachweisen, aber nichts spricht gegen die Vermutung, dass dies auch für schwefelhaltige Silikatsysteme gilt. Schließlich erhöht die Gegenwart von S2- in Silikatschmelzen die Löslichkeit von Run+ im Vergleich zu S-freiem Silikat um ca. den Faktor 10. Sobald in einem System Liganden wie Chalkogene und Semimetalle zur Verfügung stehen, mit denen Edelmetalle Verbindungen eingehen können, scheinen Nanophasen gebildet zu werden. Experimente, die das Verteilungsverhalten von Edelmetallen experimentell untersuchen, müssen diesen Tatbestand berücksichtigen. Wenn Elemente vorwiegend in assoziierter Form vorliegen, dann wird ihre Verteilung zwischen Sulfid und Silikat oder Silikat und Metall wesentlich von Oberflächeneigenschaften der Nanophasen bestimmt werden, weniger vom chemischen Verhalten der reinen Elemente oder ihrer kationischen Spezies.

Publications

• (2010) Partitioning of Se, As, Sb, Te and Bi between monosulfide solid solution and sulfide melt - application to magmatic sulfide deposits. Geochim. Cosmochim. Acta 74, 6174–6179
  Helmy H., Ballhaus C., Uebelwasser C., Fonseca R.O.C., Laurenz V.
  
• (2010) Solubility of palladium in picrite melts: 1. The effect of FeO. Geochim. Cosmochim. Acta 74, 2989–2998
  Laurenz V., Fonseca R.O.C., Ballhaus C., Sylvester P.J.
  
• (2013) Fractionation of platinum, palladium, nickel and copper in sulfide-arsenide systems at magmatic temperature. Contrib. Miner. Petrol. 166, 1725-1737
  Helmy H.M., Ballhaus C., Fonseca R.O.C., Nagel T.
  (See online at https://doi.org/10.1007/s00410-013-0951-9)
• (2013) Noble metal nanoclusters and nanoparticles precede mineral formation in magmatic sulphide melts. Nature Commun. 4:2405
  Helmy H.M., Ballhaus C. Fonseca R.O.C., Wirth R., Nagel T., Tredoux M.
  (See online at https://doi.org/10.1038/ncomms3405)
• (2013) The solubility of Pd and Ru in picritic melts: 2. The effect of sulfur. Geochim. Cosmochim. Acta 108, 172-183
  Laurenz V., Fonseca R.O.C., Ballhaus C., Jochum K.P., Heuser A., Sylvester P.J.