Thermodynamik und neue Zustandsgleichung für Haupt- und Metallkomponenten in wässrigen Fluidphasen mit niedriger Dichte

• Antragsteller: Professor David Dolejs, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441269975

Wässrige Fluidphasen sind die bedeutendesten Transportmittel auf der Erde, und die reaktive Fluidströmung durch die Lithosphäre ist häufig für die Mobilisierung, den Transport und die Ausfällung von Metallen in Form wirtschaftlicher Anreicherungen verantwortlich. Der Stofftransport sowie die hydrodynamische Modellierung erfordern eine einheitliche und konsistente Grundlage für die thermochemischen und Transporteigenschaften der einzelnen Komponenten und dienen als Modell- oder Prozessparameter. Im Vergleich zu den flüssigkeitsähnlichen Fluiden mit hoher Dichte sind die thermodynamischen Daten für gelöste Stoffe in Fluiden mit niedriger Dichte viel fragmentarischer, inkonsistent, und es gibt keinen einheitlichen thermodynamischen Formalismus, um die Nahfeldwechselwirkung der Hydratisierung darzustellen und die Löslichkeit, Vertielung und Spezierung von Metallkomponenten zu interpretieren. Dieses Projekt wird ein neues thermodynamisches Modell und einen neuen Datensatz für wässrige Spezies in Flüssigkeiten mit niedriger Dichte entwickeln. Wir werden uns auf die Ableitung und Bewertung der wichtigsten Funktionsformen und Terme konzentrieren, die die variable Struktur und Komprimierbarkeit der Hydratationshülle darstellen. Die neue Zustandsgleichung wird anhand der verfügbaren experimentellen und molekulardynamischen Simulationsdaten für repräsentative gelöste Stoffe kalibriert. Dieser Ansatz wird die Kapazität von bisherigen thermodynamischen Modellen wesentlich erweitern, den Metalltransport in Flüssigkeiten mit niedriger Dichte prediktiv zu simulieren ermöglichen, und soll seine Aufwendung bei magmatischer Entgasung und in expandierenden oder siedelnden hydrothermalen und geothermalen Systemen finden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung - DOME