Kontrolle der Anreicherung und des Transports von As und Sb in magmatischen Fluiden: experimentelle Studien und Auswirkungen auf hydrothermale Au-Ag-As-Sb-Lagerstätten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Carmen Sanchez-Valle, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521731897

Die Entstehung von magmatisch-hydrothermalen Erzlagerstätten von Weltrang wird weitgehend durch die effiziente Gewinnung von Metallen aus einer tiefen Magmaquelle und deren Transport durch magmatische Fluide in die darüber liegende Umgebung gesteuert. Die Prozesse, die am so genannten magmatisch-hydrothermalen Übergang stattfinden, wenn Magmen entgasen und kristallisieren, sind jedoch noch immer schlecht verstanden. Die Entwicklung eines soliden quantitativen Verständnisses dieser Prozesse erfordert daher bessere Erkenntnisse über die Verteilung der Metalle zwischen der Magmaquelle und der fluiden Phasesowie über die Stabilität der Metallkomplexe in dieser Phase. Insbesondere muss quantifiziert werden, wie sich Änderungen von Druck, Temperatur, Redoxzustand und Chemie auf die Verteilung und Speziation von Metallen in erzbildenden Fluiden auswirken. Die experimentellen Daten sind jedoch bei magmatisch-hydrothermalen Bedingungen (300-800 ⁰C, 0.5-3 kbar) aufgrund der außergewöhnlichen experimentellen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Entnahme von Proben aus nicht abschreckbaren volatilen Phasen eher begrenzt. Der vorliegende Antrag, der experimentelle und analytische Untersuchungen mit thermodynamischer Modellierung kombiniert, wird diese Wissenslücke durch Anwendung eines multidisziplinären experimentellen Ansatzes schließen. Wir werden uns insbesondere auf das Verhalten von As und Sb konzentrieren und darauf, wie sie die Mobilität und den Transfer der Edelmetalle Au-Ag beeinflussen, mit denen sie in zahlreichen hydrothermalen Lagerstätten assoziiert sind. Volatile (Fluide), die mit Silikatschmelzen im Gleichgewicht sind, werden durch eine Kombination von In-situ Synchrotron-Röntgenmethoden in einem hydrothermalen Autoklaven und Ex-situ Fluideinschlüssen in Form von synthetischen Fluideinschlüssen (SFI) erforscht. Spektroskopische Daten, die unter den für den magmatisch-hydrothermalen Übergang relevanten P-T-Bedingungen gewonnen wurden, werden die Speziation von Metallen identifizieren und eine thermodynamische Beschreibung des Transfers von Elementen aus der Schmelze in die volatile Phase ermöglichen. Die gewonnenen Daten werden zur Konstruktion von Massentransport- und thermodynamischen Modellen verwendet, um die Rolle granitischer Intrusionen und Fluiden als Quelle von As-Sb-Au-Ag-Metallen bei der Bildung einer Reihe hydrothermaler Erzlagerstätten, von epithermalen bis zu Au/Ag-As-Sb-Lagerstätten vom Carlin-Typ, in geringerer Tiefe zu bewerten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung - DOME
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Stephan Klemme, Ph.D.; Professor Dr. Thomas Wagner
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Marion Louvel, Ph.D.; Dr. Denis Testemale