Zirkonbildung und Stabilität unter hydrothermalen Bedingungen

• Antragsteller: Dr. Christian Bergemann
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465952655

Zirkon ist ein in verschiedensten Gesteinen anzutreffendes akzessorisches Mineral, das in einer Vielzahl von Untersuchungen zur Altersbestimmung magmatischer, metamorpher und sedimentärer Gesteine verwendet wird. Die Datierung von Zirkon ist dabei oft die verlässlichste Methode, um den Zeitpunkt der Platznahme eines Magmenkörpers, der Hochtemperaturmetamorphose oder das Einzugsgebiet einer sedimentären Ablagerung einzugrenzen. In diesem weitgefassten Anwendungsbereich gibt es allerdings eine bedeutende Lücke hinsichtlich Zirkon, der unter hydrothermalen Bedingungen gebildet wurde.Dieses Projekt soll diese Lücke schließen, indem erstmals die geochemischen und Druck-Temperatur Bedingungen für die Bildung hydrothermalen Zirkons in unterschiedlichen Gesteinen systematisch untersucht werden. Erwartungsgemäß sollten die niedrigen Bildungstemperaturen und die Abscheidung aus hydrothermalen Wässern sich in der Chemie und Isotopie der so gebildeten Zirkone niederschlagen. Dabei konzentrieren sich die Untersuchungen auf drei geologische Umgebungen, in denen hydrothermaler Zirkon häufig vorkommt. Dies umfasst erstens Zirkon der in retrograd gebildeten alpinen Zerrklüften ältere Zirkonkristalle überwächst. Zweitens wurde ein Rodingit (ein metamorph überprägtes mafisches Gestein) ausgewählt, in dem mehrere Generationen hydrothermalen Zirkons während der Rodingitisierung und nachfolgender Deformation entstanden. Drittens werden die gewonnenen Erkenntnisse auf mehrere unterschiedliche hydrothermal entstandene Erzvorkommen angewendet.Die Verfügbarkeit eindeutig hydrothermaler Zirkone für dieses Projekt in Kombination mit modernen mikroanalytischen Möglichkeiten ermöglichen es, deren Bildungsbedingungen quantitativ zu erfassen. Die dazu nötigen Arbeitsschritte haben die folgenden Ziele: (1) Identifikation der kennzeichnenden Merkmale hydrothermalen Zirkons und Überprüfung der Abhängigkeit von Zirkonbildung und -chemismus von der (2) Fluidzusammensetzung und (3) Zusammensetzung des Umgebungsgesteins und (4) die Identifikation der Zr-Quellen. Zu diesem Zweck werden Chemie, Alter und Isotopie die Kristalle und Gesteine mithilfe eines in-situ Mehrmethodenansatzes mit hoher räumlicher Auflösung untersucht.Die Entwicklung einer neuen Methode zur Datierung von Niedrigtemperaturprozessen wird das Verständnis einer Vielzahl geologischer Szenarien, in denen sich hydrothermaler Zirkon bilden kann, erweitern und hierdurch einen erheblichen Einfluss auf das Gebiet der Geochronologie haben. Da eine verlässliche Erkennung von hydrothermalem Zirkon die derzeit oft schwierige Datierung von hydrothermal-erzbildenden Prozessen verbessert, werden die gewonnenen Ergebnisse für die Forschungs- und Prospektionstätigkeit in der Rohstoffindustrie von Nutzen sein. Für die Zukunft ist die Überprüfung der gewonnen Erkenntnisse unter experimentellen Bedingungen, sowie die Anwendung der Identifikationskriterien hydrothermalen Zirkons in Zusammenarbeit mit der Rohstoffindustrie, angedacht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz, Spanien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Kalin Kouzmanov; Dr. Casto Laborda Lopez; Professor Dr. Josef Mullis; Professorin Dr. Daniela Rubatto