Wirkung und Bedeutung von kontaminations-bedingten Variationen der Schmelzzusammensetzung der Tweerivier und Bulhoekkop Karbonatite, Südafrika, unter besonderer Berücksichtigung ihrer SEE-Mineralisierung.

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Benjamin Walter
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437542348

Karbonatite stellen wichtige Selten-Erd-Element (SEE) Lagerstätten dar, was sich in der Tatsache widerspiegelt, dass sich ein Großteil der SEE-Explorationsprojekte weltweit auf Karbonatite und ihre Begleitgesteine konzentrieren. Die außerordentlich hohe Anreicherung an SEE in karbonatitischen Schmelzen wird im Allgemeinen auf eine Kombination von verschiedenen Parametern zurückgeführt. Zu diesen Parametern gehören, das niedriggradige partielle Aufschmelzen von angereicherten Mantelquellen, die fraktionierte Kristallisation, die Separation von fluiden Phasen und die hydrothermale Überprägung. Die Wirkung von Kontamination durch krustale sowie kogenetische Gesteine als einer der potenziellen Hauptprozesse wird jedoch bisher vorwiegend außer Acht gelassen. Dennoch hat unsere aktuelle Studie der Kaiserstuhl Karbonatite eindeutig gezeigt, dass die Wechselwirkung von Karbonatitmagma mit silikatischem Wirtsgesteinen eine starke SEE-Anreicherung im Apatit über den Britholith-Substitutions-Mechanismus, auf Grundlage der Si-Kontamination, bewirken kann. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie muss die Rolle der Kontamination in variabler Ausprägung im Detail evaluiert werden, um zu zeigen, ob dieser Prozess in karbonatischen Systemen von allgemeiner Bedeutung ist.In dem beantragten Projekt wird der Einfluss der Karbonatit-Nebengestein-Interaktion auf die SEE-Anreicherung in Karbonatiten untersucht. Die Studie wird anhand von Feldbeispielen am Tweerivier- und Bulhoekkop Karbonatit (Südafrika) durchgeführt. Von diesen beiden Karbonatitkomplexen ist bekannt, dass sie eine große Variabilität an krustalen Xenolithen (BIF, sedimentäre Dolomite, Granite, Anorthosite und Gabbros) aufweisen und variable Mengen an Silikatmineralen (z.B. Amphibol, Klinopyroxen, Glimmer, Tremolit) enthalten, die auf eine potenzielle krustale Kontamination hinweisen.Um diese Hypothese zu testen, werden für die verschiedenen Karbonatitproben Gesamtgesteinsdaten (RFA und ICP-MS), Textur-, Mineralchemie- und Isotopendaten (Mikroskopie, EMPA-, C- und O-Isotopensystematik) erhoben. Hierbei wird der Effekt von Kontamination durch Fe, Mg, Al und Si-reiche Lithologien detailliert untersucht. Die zu erwartenden Ergebnisse dieser Studie werden es uns ermöglichen Aussagen über (1) den Einfluss von Kontamination auf das SEE-Muster der residualen Karbonatitschmelze und (2) die mineralogischen und mineralchemischen Variationen der wichtigsten Mineralphasen, zu treffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südafrika
• Kooperationspartner: Professor Robin Harmer, Ph.D.
• Mitverantwortlich: Dr. Johannes Giebel