Entmischung silikatischer Schmelzen: Bedeutung für die Bildung von Fe (±Ti ±P ±F ±REE) Erzlagerstätten

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Koepke
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268008671

In dem Projekt sollen die Bedingungen untersucht werden, bei denen aus einer silikatischen Schmelze durch Entmischung zwei silikatische Schmelzen (Fe-reich und Fe-arm) entstehen können. Der Einfluss dieses Entmischungsprozesses bei der Differenzierung von basaltischen Systemen und bei der Bildung von Erzlagerstätten soll quantitativ ermittelt werden. Klare Beweise für eine Trennung zweier silikatischer Schmelzen konnten bisher nur selten in natürlichen Systemen erbracht werden. Dies liegt daran, dass die Anwesenheit von nicht-mischbaren Schmelzen nur ein Übergangszustand ist, der durch spätere Abkühlung und Kristallisation, überprägt wird. Deshalb kann die Bedeutung einer Entmischung nur durch experimentelle Ansätze quantitativ untersucht werden. Der Einfluss von Entmischungsprozessen zweier silikatischer Schmelzen bei der Bildung von Fe (±Ti ±P ±F ±REE) Erzlagerstätten soll über zwei Herangehensweisen quantifiziert werden: (1) Zuerst werden Schmelz-Einschlüsse in Apatiten aus bekannten Eisen-Lagerstätten untersucht, um Erkenntnisse über die Gleichgewichtszusammensetzung vor der Entmischung zu gewinnen. (2) Im zweiten Schritt werden detaillierte Experimente durchgeführt um die Prozesse und deren Bedingungen während der Entmischung zu dokumentieren. Hier liegt der Fokus auf der Magmenzusammensetzung, der Temperatur, dem Druck, der Sauerstofffugazität, dem Fluidgehalt und der Verteilung der Hauptelemente zwischen den beiden Schmelzen. Außerdem soll der Einfluss der Nicht-Mischbarkeit auf die Fraktionierung von Spurenelementen, wie z.B. den Seltenen Erden untersucht werden. Die Untersuchungen werden an drei natürlichen Beispielen, Fe- und P-reicher Gesteine durchgeführt werden. Diese decken ein breites Spektrum ab: tholeiitisch-basaltisches System (Bushveld Komplex), ferropikritisch/Ti-reiches basaltisches System (Emeishan magmatische Region) und Kiruna-Typ System (Vergenoeg Lagerstätte). Die Ergebnisse dieser Studie werden grundlegende Daten liefern um die Bedeutung von Entmischungs-Prozessen in silikatischen Systemen bei der Bildung von ökonomisch wichtigen Fe-Erzlagerstätten und bei der Anreicherung von Spurenelementen (speziell REE) zu quantifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien, China, Südafrika
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Roman Botcharnikov, Ph.D.; Dr. Bernard Charlier, Ph.D.; Professor Dr. Olivier Namur
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Vadim Kamenetsky; Dr. James Roberts; Professorin Dr. Christina Yan Wang