The Influence of Phase Separation on the Ca isotope Composition and Fluxes in Hydrothermal Systems
Final Report Abstract
Schwankungen in der Ca-Isotopenzusammensetzung während hydrothermaler Zirkulation von Meerwasser durch die ozeanische Kruste spielt eine signifikante Rolle für die Ca-Massenbilanz im Ozean. Hydrothermale Aktivität führt zu einer chemischen Modifikation während der Wechselwirkung zwischen Meerwasser und Gestein, der Bildung von Ca-reichen Mineralen und der Phasenseparation. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms wurde im Teilprojekts 'CARLA' Ca Isotopenverhältnisse (44/40 Ca) in Fluidproben des Logatchev Hydrothermalfeldes (15°N/45°W) untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Ca Isotope im hydrothermalen Endglied bei der Bildung von Anhydrit bei Temperaturen von bis zu 300°C fraktionieren. Am Logatchev Hydrothermalfeld findet hydrothermale Aktivität ohne Anzeichen von Phasenseparation im Untergrund statt. Im Hinblick auf die nachgewiesene Ca Isotopenfraktionierung bei hohen Temperaturen, stellt sich die Frage wie die Ca Isotopenzusammensetzung in phasenseparierten Fluiden vorliegt. Phasenseparation führt zur Bildung einer niedrig-salinen Gasphase und einer hoch-salinen wässrigen Phase. Letztere ist an Metallkationen angereichert, wobei experimentelle Studien und theoretische Modellrechnungen ergeben haben, dass Ca in wässriger NaCl-Lösung bei unter- und überkritischen Bedingungen in Chlor-Komplexen verschiedener Zusammensetzung vorliegen. Die unterschiedliche Komplexierung der Ca-Aquokomplexe kann zu einer starken Ca-Isotopenfraktionierung bei der Phasenseparation führen. Eine Ca Isotopenfraktionierung während der Phasenseparation erfordert eine Überprüfung des derzeitig angenommenen Ca Umsatzes in Hydrothermalsystemen.
Publications
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