Der Einfluss von Fluor auf die Lithiumanreicherung während der partiellen Aufschmelzung von Metapeliten und des reaktiven Schmelzentransports

• Antragsteller: Nicolas Riel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 585304910

Obwohl Lithium für moderne Technologien unverzichtbar ist, sind die geologischen Prozesse, die Lithium in Magmen konzentrieren, noch nicht gut verstanden, insbesondere die Rolle des Fluors. Dieses Projekt zielt darauf ab zu verstehen, wie Lithium in Schmelzen aus fluorreichen Sedimentgesteinen während der partiellen Schmelze in der Erdkruste angereichert wird und wie diese Anreicherung durch die Migration der Magmen durch umliegendes Gestein weiter zunehmen kann. Um dieses Problem zu untersuchen, wird das Projekt bestehende Computermodelle verbessern, die simulieren, wie Gesteine schmelzen und wie chemische Elemente zwischen festen Mineralen und geschmolzenem Material unter wechselnden Druck- und Temperaturbedingungen verteilt werden. Aktuelle Modelle beschreiben viele geologische Systeme erfolgreich, berücksichtigen jedoch Fluor nicht explizit, obwohl es das Schmelzverhalten, die Viskosität der Schmelze und die Verteilung von Elementen wie Lithium stark beeinflusst. Das Projekt wird daher die Modellierungssoftware erweitern, um flexiblere und effizientere Berechnungen zu ermöglichen und Fluor als aktiven chemischen Bestandteil zu integrieren. Experimentelle Daten werden genutzt, um die Darstellung fluorhaltiger Minerale und Schmelzen in den Modellen zu verbessern. Dazu gehört die Erweiterung bestehender Modelle für häufige Minerale und Silikatschmelzen um fluorhaltige Endglieder sowie die Entwicklung eines neuen Modells für das fluorreiche Mineral Topas. Diese Verbesserungen stellen sicher, dass die Modelle intern konsistent sind und Laborergebnisse genau widerspiegeln. Sobald die verbesserten Modelle erstellt sind, werden sie verwendet, um zu simulieren, wie Lithium während der partiellen Schmelze fluorreicher Sedimentgesteine in Schmelzen übergeht. Das Projekt geht über statische Schmelzberechnungen hinaus und modelliert, wie Schmelzen sich durch die Kruste bewegen und mit dem umgebenden Gestein reagieren. Diese Simulationen zeigen, wie Schmelzmigration, chemische Reaktionen und fokussierter Fluss die Lithiumkonzentration weiter erhöhen können. Durch die Kombination verbesserter thermodynamischer Modellierung mit Simulationen des Schmelztransports wird dieses Projekt erstmals ein quantitatives Bild liefern, wie fluorreiche Ausgangsgesteine lithiumreiche Magmen erzeugen. Die Ergebnisse tragen zum Verständnis der Entstehung lithiumreicher magmatischer Systeme, wie sie etwa in Pegmatiten vorkommen, bei und verbessern unser Wissen über geologische Prozesse, die für die Exploration von Lithiumressourcen relevant sind. Alle im Projekt entwickelten Modellierungswerkzeuge und Daten werden offen zugänglich gemacht, um die zukünftige Forschung zu unterstützen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen