Thermodynamisches Modell für Phasen- und chemische Gleichgewichte von wässrigen Chlorid- und Karbonat-Fluidphasen: Modellierung der Ligandenspezierung und Implikationen für IMetallkomplexbildung

• Antragsteller: Professor David Dolejs, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521637593

Wässrige Chlorid- und Karbonat-Fluidphasen sind die häufigsten hydrothermalen Flüssigkeiten in der Natur. Ihr Potenzial für den Metalltransport und die Erzbildung wird durch die Aktivität von komplexbildenden Liganden gesteuert, insbesondere durch die a/f(HCl) für Metallchlorid-, a/f(CO2) für Metallcarbonat- und a(Na2O) für alkalihaltige Metalloxid/hydroxid-Komplexe. In diesem Projekt werden wir thermodynamische Mehrkomponentenmodelle für die Systeme H2O-NaCl-KCl-HCl und H2O-Na2CO3-K2CO3-CO2 (H2CO3) über einen weiten Bereich hydrothermaler Bedingungen bis zu 800 oC und 5 kbar entwickeln und neu kalibrieren. Diese Modelle werden eine vollständige Prädiktion von Phasenbeziehungen (z. B. Flüssigkeit-Dampf-Gleichgewichten) und integralen und partiellen thermodynamischen Eigenschaften einschließlich für die Nebenkomponenten (Spezies) liefern. Die auf der freien Energie basierende Formulierung ermöglicht eine direkte Kopplung mit den thermodynamischen Daten und Modellen für Minerale und/oder Silikat- oder Karbonatschmelzen, d.h. bildet die Verknüpfung zwischen der Fluidzusammensetzung, a/f(HCl), a/f(CO2) usw. mit bestimmten gesteinsbildenden Paragenesen oder Schmelzzusammensetzungen, die man in der Gibbs-Energie-Minimierung ansetzen kann. Die Kenntnis der Aktivität oder Fugazität von komplexbildendn Liganden wird ein Schritt nach vorn zur quantitativen Vorhersage der Stabilität von Metallkomplexen in hydrothermalen Fluiden über einen weiten Bereich von hydrothermalen Bedingungen und während der Phasentrennung, beispielsweise beim Sieden, sein. Darüber hinaus stellen wir die Hypothese auf, dass die Alkalinität oder Aluminosität des Mutterschmelze oder der mineralischen Paragenese eine signifikante Kontrolle über das Potenzial der Komplexbildung und für den Metalltransport in hydrothermalen Lösungen ausüben kann, nicht nur der Metallhaushalt und die Salinität allein.

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