Laborstudien und theoretische Untersuchungen zu den elektrischen Eigenschaften mariner Massivsulfide

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Hördt
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 326799290

Um den zukünftigen globalen Bedarf an Metallen zu decken, wächst das Interesse an submarinem Erzabbau. Massivsulfide, welche in Bereichen untermeerischer vulkanischer Aktivitäten, insbesondere an mittelozeanischen Rücken, entstehen, werden als eine wichtige zukünftige Resource für Rohstoffe angesehen. Da der Abbau der untermeerischen Erze aufwändig und teuer ist, ist eine sorgfältige Erkundung solcher Lagerstätten unerlässlich. Elektrischen Methoden, und insbesondere der Induzierten Polarisation, kommt eine besondere Bedeutung zu, da sie die elektrische Leitfähigkeit der Gesteine messen, welche vom Mineralgehalt abhängt. Im Gegensatz zu kontinentalen Erzgesteinen, für die eine Fülle von Daten vorhanden ist, sind die elektrischen Eigenschaften mariner Massivsulfide nicht gut bekannt. Gesteinsproben sind schwierig zu beschaffen, so dass bisher nur wenige Studien durchgeführt wurden. Die Ergebnisse kontinentaler Messungen können auch nicht ohne Weiteres auf Bedingungen am Seeboden übertragen werden, da der Salzgehalt der marinen Fluide deutlich höher ist und die Chemie sich unterscheidet. In diesem Vorhaben werden wir die frequenzabhängigen, elektrischen Eigenschaften mariner Massivsulfide von verschiedenen Lokationen aus aller Welt, einschließlich Atlantik, Pazifik und Mittelmeer, im Labor vermessen. Die Ergebnisse werden im Kontext mineralogischer Daten analysiert, um mögliche Zusammenhänge zwischen elektrischen Parametern und Mineralgehalt zu identifizieren, die als Grundlage zukünftiger Erkundungsprogramme dienen können. Die Experimente werden durch methodische Untersuchungen vorbereitet, in denen die optimale Vorgehensweise zur Messung elektrischer Eigenschaften von unregelmäßig geformten Probenstücken festgelegt wird. Marine Proben sind wertvoll und schwierig zu beschaffen. In der Regel ist es unerwünscht, sie zu zerstören, so dass konventionelle Methoden mit zylindrischen Probenformen meist nicht durchgeführt werden können. Die Interpretation der Daten wird durch umfangreiche theoretische Überlegungen unterstützt, mit dem Ziel, die physikalischen Prozesse, welche die elektrische Leitfähigkeit in mineralhaltigen Gesteinen kontrollieren, grundlegend zu verstehen. Bisherige Theorien beruhen ausnahmslos auf der Annahme, dass die leitfähigen Minerale im Gestein fein verteilt sind. Mehrere Experimente deuten jedoch darauf hin, dass verbundene Minerale einen starken Einfluss auf die Leitfähigkeit haben und nicht vernachlässigt werden können. Die theoretischen Untersuchungen werden existierende Vorstellungen zur Elektrochemie mit neuen Methoden kombinieren, die kürzlich zur Beschreibung elektrischer Eigenschaften mineralfreier Sedimente entwickelt wurden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen