Tellur in natürlichen und synthetischen Pyrit: Erzbildung und wirtschaftliche Bedeutung
Paläontologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Tellur (Te) ist ein wichtiges Halbmetall im schnell wachsenden Sektor grüner Energietechnologien, wo es zum Beispiel in Photovoltaik-Technologien verwendet wird. Derzeit wird der größte Teil des Te bei der Aufbereitung von Kupfer (Cu) und Blei (Pb) als Nebenprodukt gewonnen. Dadurch ist das Te-Angebot direkt auf die Menge der verarbeiteten Cu- und Pb-Erze beschränkt; es wird jedoch prognostiziert, dass die Te-Nachfrage in den nächsten zehn Jahren die von Cu und Pb deutlich übersteigen wird. Dies zeigt, wie wichtig es ist, die derzeitigen Lagerstättenmodelle zu verfeinern, indem die wichtigsten natürlichen Prozesse definiert werden, die die Verteilung und Anreicherung von Te in der Erdkruste steuern. Darüber hinaus sind verbesserte mineralogische und geochemische Daten über das Vorkommen von Te in hochgradigen Erzen erforderlich, um die metallurgischen Gewinnungsmethoden für eine mögliche künftige direkte Gewinnung von Te zu verbessern. Die Hauptziele des Projekts bestanden darin, diese Forschungsfragen auf der Grundlage eines kombinierten natürlichen und experimentellen Ansatzes anzugehen. Dabei konzentrierte sich das Projekt auf epithermale Systeme (Fidschi, Griechenland, Slowakei), die in der obersten Kruste in Verbindung mit vulkanischer Aktivität vorkommen und in der Lage sind, wirtschaftliche Mengen an Te zu enthalten. Experimentelle Studien ergänzten den natürlichen Ansatz, um die in der Natur gemachten Beobachtungen in einer kontrollierten Laborumgebung zu verifizieren und zu quantifizieren. Die natürlichen Proben und die experimentellen Produkte wurden hinsichtlich ihrer mineralogischen und chemischen Zusammensetzung von der Makro- bis zur Nanoskala und aus der 2D- und 3D-Perspektive mit modernsten Analysetechniken charakterisiert, die in ein internationales Forschungsnetz eingebettet sind. Die Analyseergebnisse wurden auf der Grundlage detaillierter Feldbeobachtungen in den geologischen Kontext integriert. Die abschließenden Projektergebnisse zeigen, dass das Sieden von erzbildenden Lösungen ein Schlüsselprozess ist, der die Verteilung und örtliche Anreicherung von Te in epithermalen Umgebungen kontrolliert. Darüber hinaus weisen die Ergebnisse daraufhin, dass Pyrit (FeS2) eine mögliche wichtige wirtschaftliche Rolle als Te-Träger in hochgradigen epithermalen Erzen neben freien Telluriden zukommt. Die Daten zeigen ferner, dass die höchsten Te-Gehalte in arsenreichem Pyrit auftreten, wo die Te-Verteilung nicht nur durch die wesentlichen erzbildenden Prozesse, sondern auch durch eine spätere Te-Umverteilung auf der Mikro- bis Nanoskala in einzelnen Pyritkristallen gesteuert wird. Das Projekt lieferte somit grundlegende neue Erkenntnisse zum Verständnis der natürlichen Te-Anreicherung in epithermalen Erzlagerstätten und der potenziellen künftige Te-Gewinnung als Primärprodukt, was dazu beiträgt, die künftige Te-Versorgung für grüne Energietechnologien sicherzustellen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Epithermal pyrite as target for tellurium exploration in Vatukoula, Fiji. In: DMG virtual poster session, 30.11-03.12
Börner, F., Keith, M., Smith, D. J., Barry, T. L., Neumann, T. & Klemd, R.
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Fingerprinting fluid evolution by trace elements in epithermal pyrite, Vatukoula Au-Te deposit, Fiji. Ore Geology Reviews, 137, 104314.
Börner, Frederik; Keith, Manuel; Smith, Daniel J.; Barry, Tiffany L.; Neumann, Thomas & Klemd, Reiner
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In-situ trace element and S isotope systematics in porphyry-epithermal pyrite, Limnos Island, Greece. In: GeoKarlsruhe, 19.09-24.09., Karlsruhe, Germany
Börner, F., Keith, M., Bücker, J., Voudouris, P. C., Klemd, R., Haase, K. M. & Kutzschbach, M.
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Tellurium and related element fractionation in porphyry-epithermal systems, Limnos Island, Greece. In: Goldschmidt Conference, 04.-09.07., Lyon, France
Börner, F., Keith, M., Bücker, J., Voudouris, P. C., Klemd, R. & Haase, K. M.
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Extreme As partitioning into pyrite during hydrothermal siderite replacement in As poor fluids. In: GeoMinKöln, 11.09-15.09., Köln, Germany
Dunkel, F., Kutzschbach, M., Kusebauch, C., Schiperski, F., Börner, F. & Keith, M.
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From micro to nano, the fate of tellurium in pyrite – a HR-TEM and APT study. In: Goldschmidt Conference, 10.-15.07., Honolulu, Hawaii
Börner, M., Keith, M., Macauley, C., Felfer, P., Yokosawa, T., Apeleo Zubiri, B., Spieker, E. & Fougerouse, D.
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In-situ trace element and S isotope systematics in pyrite from three porphyry-epithermal prospects, Limnos Island, Greece. Frontiers in Earth Science, 10.
Börner, Frederik; Keith, Manuel; Bücker, Jonas L.; Voudouris, Panagiotis; Klemd, Reiner; Haase, Karsten; Kutzschbach, Martin & Schiperski, Ferry
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Three types of tellurium incorporation into one pyrite grain – a HR-TEM and APT study. In: General Meeting of the International Mineralogical Association, 18.-22.07., Lyon, France
Börner, M., Keith, M., Macauley, C., Felfer, P., Yokosawa, T., Apeleo Zubiri, B., Spieker, E., Kutzschbach, M. & Fougerouse, D.
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Between defects and inclusions: The fate of tellurium in pyrite. Chemical Geology, 635, 121633.
Börner, Frederik; Keith, Manuel; Fougerouse, Denis; Macauley, Chandra; Felfer, Peter; Yokosawa, Tadahiro; Zubiri, Benjamin Apeleo & Spiecker, Erdmann
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From micro to nano - a HR-TEM and APT study on Te incorporation into pyrite. In: Mineral Deposits Studies Group (MDSG) Meeting, 04.- 06.01., Leicester, UK
Börner, F., Keith, M., Fougerouse, D., Macauley, C., Felfer, F. Yokosawa, T., Apeleo Zubiri, B. & Spieker, E.
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Arsenic-poor fluids promote strong As partitioning into pyrite. Geochimica et Cosmochimica Acta, 376, 37-53.
Kutzschbach, Martin; Dunkel, Frederik; Kusebauch, Christof; Schiperski, Ferry; Börner, Frederik; Drake, Henrik; Klimm, Kevin & Keith, Manuel
