Organisch-anorganische Wechselwirkungen im Kupferschiefer – War organisches Material ein Kontrollfaktor der Mineralisierung?

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Kai Mangelsdorf; Dr. Stefanie Pötz; Privatdozent Dr. Hans Martin Schulz
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521624680

Organisches Material (OM) tritt häufig in sedimentären Erzlagerstätten auf, wird aber zumeist nicht in einen direkten genetischen Zusammenhang gebracht. Aus diesem Grunde sind neue grundlegende Erklärungsansätze vonnöten, um organisch-anorganische Wechselwirkungen in einen direkten Zusammenhang zur Bildung von Erzlagerstätten zu bringen. Es ist das Ziel dieses Forschungsantrages, den Einfluß von OM auf erzbildende Prozesse des “Kupferschiefer-Systems” zu untersuchen. Derartige neue Erkenntnisse sollen es ermöglichen, ein solches Analog auf andere schichtgebundene Erzlagerstätten zu übertragen, indem Erkenntnisse aus unterschiedlichen und neuartigen analytischen Verfahren kombiniert werden. Das “Kupferschiefer-System” hat bereits seit dem Mittelalter ökonomische Bedeutung. Bergbau auf diese Lagerstätten wird noch heute in Polen betrieben während in Deutschland derartige Aktivitäten zum Erliegen gekommen sind. Allerdings werden zur Zeit Überlegungen angestellt, die Spremberg-Lagerstätte, die sich über die brandenburgisch-sächsische Landesgrenze erstreckt, auszubeuten. Darüberhinaus werden derzeitig Kupferschiefer-Bohrungen in Thüringen abgeteuft. Ein wesentliches Merkmal des "Kupferschiefer-Systems" in Deutschland und Polen sind die geringen thermischen Überprägungen, die es erlauben, das OM mit organisch-geochemischen und bildgebenden Verfahren aufzulösen. Und es ist genau diese geringe thermische Reife des OM (frühes Ölfenster) im südlichen Brandenburg, Sachsen-Anhalt und im nordwestlichen Bayern, die den Kupferschiefer zu einem geeigneten natürlichen Laboratorium machen, um Erkenntnisse auch auf geologisch ältere Systeme mit höherer thermischer Überprägung zu übertragen und somit die Aufsuchung, Bewertung und dann auch die Ausbeutung zu verbessern. Der hier vorgeschlagene Ansatz, unterschiedliche analytische Verfahren zu kombinieren, soll bislang fehlende Erkenntnisse liefern, um organisch-anorganische Wechselwirkungen auf kleinskaligen Dimensionen besser zu verstehen. Es ist daher das Konzept, etablierte organisch-geochemische (z.B. GC-MS) und bildgebende Verfahren (organische Petrographie, REM, TEM) zu kombinieren mit neuen Methoden. Eine dieser neuen Methoden ist die Fourier-Transform Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometrie (FT-ICR-MS), die es ermöglicht, organische NSO-Komponenten auf ihre Bedeutung für erzbildende Prozesse zu überprüfen. Darüberhinaus sollen weitere neue Technologien eingesetzt werden: die "Scanning transmission X-ray"-Mikroskopie (STXM) sowie die "Molecular imaging"-Massenspekrometrie (MALDI-MSI), die es ermöglichen, organische Bindungstypen zu charakterisieren und die räumliche Verteilung organischer Moleküle im Zusammenhang mit Erzmineralen darzustellen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung - DOME
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Mitverantwortliche: Dr. Benjamin Nettersheim; Dr. Richard Wirth
• Kooperationspartner: Dr. Sylvain Bernard