Yttrium-Speziation in konzentrierten Fluor-reichen Fluiden bei hydrothermalen und metamorphen Bedingungen

• Antragsteller: Professor Dr. Sandro Jahn
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389260343

Wässrige Fluide spielen eine wichtige Rolle in vielen geologischen Prozessen. Sie sind Haupttransportmedium für chemische Elemente in hydrothermalen und metamorphen Umgebungen. Trotz der großen Bedeutung sind die thermodynamischen Eigenschaften solcher Fluide bislang unzureichend verstanden. Eine wichtige Gruppe chemischer Elemente, die über geologische Fluide transportiert werden, sind die seltenen Erden. Molekulare Simulationen, die auf einer quantenmechanischen Beschreibung interatomarer Wechselwirkungen beruhen, haben sich in den vergangenen Jahren zu einer zuverlässigen Methode entwickelt die Struktur und thermodynamischen Eigenschaften komplexer Fluide vorherzusagen. In diesem Projekt sollen ab initio Molekulardynamik-Simulationen durchgeführt werden, mit denen Speziationsmodelle für Yttrium in chlor- und fluorhaltigen Fluiden entwickelt werden. Die molekulardynamischen Rechnungen werden dabei durch Methoden der Metadynamik und thermodynamischen Integration kombiniert um Stabilitätskonstanten für verschiedene Spezies im Fluid als Funktion der Fluidzusammensetzung und der Temperatur vorherzusagen. Diese Daten werden dann verwendet um Hauptspeziesdiagramme zu erstellen und Vorhersagen zur Löslichkeit Y-haltiger Minerale in Cl- und F-haltigen Fluiden zu treffen. Die Simulationen sollen außerdem neue Einblicke in die Transportmechanismen seltener Erdelemente in hydrothermalen oder metamorphen Fluiden sowie ein molekulares Verständnis für Ausfällungsprozesse entsprechender Minerale liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen