Entschlüsselung der Dauer von Fluid-Gesteinswechselwirkung

• Antragsteller: Professor Dr. Timm John
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513982794

Große Teile der kristallinen Lithosphäre der Erde werden (und wurden) durch fluid-induzierte Mineralreaktionen chemisch verändert. Diese Reaktionen treiben mehrere wichtige fluid-bezogene Gesteinsumwandlungsprozesse voran, darunter solche, die für die Stabilität von Gebirgsgürteln, die Bildung hydrothermaler Mineralvorkommen und die Bindung von anthropogenem CO2 verantwortlich sind. Diese Prozesse können auch zu dramatischen Effekten wie Megathrust-Erdbeben an Plattengrenzen führen. Trotz der herausragenden Bedeutung der Fluid-Gestein-Wechselwirkungen für die dynamische Entwicklung der Erdkruste und der chemischen Reservoire der Erde, sind die Zeitskalen dieser Wechselwirkungen im Wesentlichen noch nicht ermittelt. Bislang wurde die Dauer der Fluid-Gestein-Wechselwirkungen, wie sie in den Gesteinsaufzeichnungen festgehalten sind, anhand chronometrischer Modellierungen bestimmt. Diese Modellierungen und ihre Ergebnisse haben wir und andere bisher für korrekt gehalten. Dabei wurden sie jedoch noch in keiner Studie überprüft: Die Ergebnisse der chronometrischen Modellierung wurden nicht mit denen experimenteller Studien verglichen, da bisher keine derartigen Experimente durchgeführt wurden. Daher besteht das Hauptziel dieses Projekts darin, Experimente zu entwickeln, um zu überprüfen, ob die chronometrische Modellierung die Dauer von Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen zuverlässig bestimmen kann. Das von uns vorgeschlagene Forschungsprojekt besteht in der Anwendung eines hochinnovativen Versuchsaufbaus, um die Eingangsparameter und die Annahmen, die dem numerischen chronometrischen Modellierungsansatz zugrunde liegen, zu ermitteln und zu überprüfen bzw. bei Bedarf zu ändern. Auf diese Weise wird das Projekt auch zu einem besseren Verständnis der Schlüsselprozesse führen, die der Wechselwirkung zwischen Flüssigkeit und Gestein zugrunde liegen, z. B. wie der Transport an reaktiven Korngrenzen erfolgt, wie sich die transienten Eigenschaften von Porosität und Permeabilität entwickeln und wie der durch Korngrenzen kontrollierte Transport zur effektiven Reaktivität und Transportfähigkeit von polykristallinen Materialien beiträgt.

• DFG-Verfahren: Reinhart Koselleck-Projekte
• Mitverantwortliche: Dr. Johannes C. Vrijmoed; Professor Dr. Max Wilke