Die Beziehung von leichten (F, Cl) und schweren Halogenen (Br, I) in der magmatisch- hydrothermalen Übergangszone in hochdifferenzierten magmatischen Systemen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Juliana Troch
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565703372

Felsische magmatische Systeme spielen eine wichtige Rolle bei der Bildung kontinentaler Kruste, der Entstehung von Vulkanausbrüchen und der Bildung granitischer Lagerstätten. In diesen Systemen beeinflussen Halogene maßgeblich den Transport von Metallen aus schmelzdominierten in fluid-dominierte Umgebungen am magmatisch-hydrothermalen Übergang. Zum Beispiel kontrolliert Chlor (Cl) das Verteilungsverhalten vieler Metalle, während Fluor (F) den Anteil und die Wasserlöslichkeit der Schmelze erhöht und dadurch die Temperatur steuert, bei der Fluide entmischen. Aufgrund ihres reaktionsträgen Verhaltens während Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen erlangen die schweren Halogene Brom (Br) und Iod (I) zunehmend Aufmerksamkeit als Indikatoren für die Quelle krustaler Fluide. Trotz ihres Potenzials als geochemische Tracer bleibt ihre Anwendung auf natürliche Systeme jedoch begrenzt. Dies liegt sowohl an den analytischen Herausforderungen, die mit der In-situ-Analyse niedriger Konzentrationen mehrerer Halogene einhergehen, als auch an unserem begrenzten Verständnis der Prozesse, die Halogenverhältnisse steuern. Wenn die Cl-, Br- und I-Gehalte hauptsächlich durch fraktionierte Kristallisation, Fluidentmischung und spätere Phasentrennung kontrolliert werden, sollten die Br/Cl- und I/Cl-Verhältnisse unverändert bleiben, solange die Verteilung zwischen Fluid, Schmelze und der gesamten Mineralphase konstant bleibt. Die Variabilität von Br/Cl und I/Cl in natürlichen Systemen deutet jedoch darauf hin, dass zusätzliche Prozesse schwere von leichten Halogenen fraktionieren. Um die fehlende Verbindung zwischen leichten und schweren Halogenen zu untersuchen, verknüpft dieses Promotionsprojekt Experimente zum Einfluss von F auf den granitischen Solidus mit der Halogenentwicklung bei der Kristallisation eines natürlichen Li-reichen Pegmatitsystems. Das Projekt kombiniert In-situ-Analytik mit Feldforschung und Experimenten in drei Arbeitspaketen: (1) Optimierung der Fluideinschlussanalyse mit LA-ICP-MS durch die Synthese eines Triple-Halogen-Referenzglases (Cl, I, Br), (2) Untersuchung des Einflusses von F auf das Solidus wasserübersättigter Rhyolithe durch Kristallisations- und Schmelzexperimente, (3) Charakterisierung von Halogenen bei der Differentiation eines zonierten Li-Pegmatitsystems (Rubicon in Namibia, eines der größten Li-Projekte Afrikas). Dieses Projekt stellt einen wichtigen Schritt dar die Wechselwirkungen zwischen mehreren Volatilen (Halogene, Li) zu quantifizieren und die optimalen Zusammensetzungs- und Temperaturbedingungen für Li-Mineralisation in felsischen Systemen zu identifizieren. Dies verbessert unser Verständnis, wie sich Kristallisation, Fluidentmischung und chemisches Ungleichgewicht auf Halogene auswirken. und ist essenziell um Halogentracer in Zukunft auf andere granitische Lagerstätten, Sn-W-Greisen und Pegmatite anwenden zu können, um Ort und Zeitpunkt des magmatisch-hydrothermalen Übergangs zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Tobias Fusswinkel; Professor Dr. Thomas Wagner