Description: Die chemische Zusammensetzung hydrothermaler Fluide und Präzipitate hängt von verschiedenen Parametern und Prozessen ab, darunter die Zusammensetzung des Wirtsgesteins, die Druck- und Temperaturbedingungen, die Fluidwege im Untergrund, das Verhältnis von Wasser zu Gestein, die Phasentrennung und Phasensegregation sowie die magmatische Entgasung. Darüber hinaus ist bekannt, dass gelöste organische Moleküle (mikrobiell erzeugt oder Produkte von hydrothermal abgebautem organischem Material) teilweise starke Metallkomplexierungskapazitäten aufweisen, die den Transport und die Löslichkeit von Metallen im Vergleich zur Ausfällung erheblich beeinflussen können. Daher entstehen in Abhängigkeit von diesen Parametern und der Zeit charakteristische Signaturen der hydrothermalen Zusammensetzung. Während für viele bisher entdeckte Hydrothermalfelder die Zusammensetzung der Endbestandteile bestimmt wurde, war es oft schwierig, die Rolle einzelner Prozesse für die chemische Gesamtzusammensetzung der Fluide und der aus ihnen ausfallenden Minerale eindeutig zu bestimmen. Wir schlagen vor, sowohl Felduntersuchungen durchzuführen als auch die Rolle einzelner Parameter experimentell zu bestimmen. Wir werden die Möglichkeit untersuchen, Sr-, Li- und B-Isotopensignaturen von hydrothermalen Fluiden und Präzipitaten als Indikatoren zu verwenden, die durch bestimmte Parameter gesteuert werden. Dies wird uns helfen, die jeweilige Rolle dieser Faktoren in natürlichen Hydrothermalfeldern zu entschlüsseln und die Metallanreicherung in hydrothermalen Lösungen und Mineralisationen als Funktion der Parameter vorherzusagen. Bei der Feldarbeit werden wir uns auf langsam spreizende Rückensysteme konzentrieren, die hydrothermale Systeme beherbergen, die über längere Zeiträume (mindestens Jahrzehnte) in ihrer Aktivität und Zusammensetzung stabil sind. Damit können wir den Faktor Zeit als zusätzliche Variable ausschließen. Wir werden hierfür die Teilnahme an kommenden Fahrten zum nördlichen Mittelatlantischen Rücken und die Zusammenarbeit mit der BGR Hannover und deren Forschungsfahrten zu den deutschen Lizenzgebieten auf dem Indischen Rücken im Rahmen des INDEX-Projekts nutzen. Für die experimentellen Arbeiten werden Autoklaven mit flexiblen Goldbeuteln bei Temperaturen bis 400°C eingesetzt; hier werden die einzelnen Parameter auf ihre Effizienz bei der Metallmobilisierung und -ausfällung und die Isotopensignaturen getestet. Schließlich wird eine thermodynamische Modellierung mit Geochemists Workbench GWB zur Berechnung von Feststoff-Lösungs-Gleichgewichten und Reaktionspfaden angewandt, wobei unsere Feld- und experimentellen Daten als Basisdaten und zur Überprüfung dienen. Wir gehen davon aus, dass die Ergebnisse dieses Projekts es uns ermöglichen werden, die Kontrollfaktoren der hydrothermalen Erzbildung und der Anreicherung spezieller Metalle, die für moderne Technologien von Interesse sind, besser zu verstehen und die Erkundung solcher Lagerstätten anzuleiten.
Types:
SupportProgram
Origins:
/Bund/UBA/UFORDAT
Tags:
Hannover
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Hydrothermale Geothermie
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Sulfid
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Gold
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Geochemie
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Tracer
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Lagerstättenerkundung
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Organisches Material
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Temperatur
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Metall
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Organische Verbindung
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Chemische Zusammensetzung
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Mineralogie
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Produktvergleich
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Modellierung
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Untergrund
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Arbeit
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Druckbehälter
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Mineral
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Gestein
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Löslichkeit
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Petrologie
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Petrology
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Region:
Bremen
Bounding boxes:
8.83333° .. 8.83333° x 53.08333° .. 53.08333°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Organisations
Time ranges:
2023-01-01 - 2026-01-25
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Sub project: The role of p-T conditions, host rock lithology, phase separation, and organic compounds on metal mobility and metal sulfide deposition in spatially resolved hydrothermal vent areas
Description: The chemical composition of hydrothermal fluids and related mineral precipitates depend on different parameters and processes, which include host rock composition, pressure and temperature (p, T) conditions, fluid pathways in the subsurface, water-to-rock ratio, phase separation and phase segregation, and magmatic degassing. In addition, dissolved organic molecules (either microbially produced or products of hydrothermally degraded organic material) are known to have partly strong metal complexing capacities that can significantly influence metal transport and solubility versus precipitation. Hence, distinctive hydrothermal compositional signatures are produced in relation to these parameters, and time. While end-member compositions have been determined for many vent fields discovered so far, it has often been difficult to clearly identify the role of individual processes on the overall chemical composition of the fluids and minerals precipitating from them. We suggest carrying out both field investigations and to elucidate the role of individual parameters, including host rock type, temperature, phase separation, and organic matter experimentally. We will explore the possibility of using Sr, Li and B isotope signatures of vent fluids and precipitates as tracers of fluids controlled by specific parameters. This will help us to disentangle the respective roles of these factors in natural vent settings and predict metal enrichment in hydrothermal fluids and mineralization as a function of the environmental parameters. For the field work, we will focus on slow-spreading ridge systems, which have been shown to host hydrothermal systems that are stable in activity and composition over longer periods (at least decades) of time. This enables us to exclude the factor time as an additional variable. We will use the opportunity of our participation in upcoming cruises to the northern Mid-Atlantic Ridge and the collaboration with the BGR Hannover and their regular research cruises to the German license areas on the Central and Southeast Indian Ridge as part of the INDEX project. For the experimental work, autoclaves with flexible gold bags containing the samples (liquid and solids) will be used at temperatures up to 400°C; here, the individual parameters will be tested for their efficiency in metal mobilization and precipitation and the related isotopic signatures. Finally, thermodynamic modeling using Geochemists Workbench GWB, for calculating solid-solution equilibria under specific conditions and reaction paths will be applied, using our field and experimental data as baselines and for verification. We anticipate that the results of this project will enable us to better understand the control factors of hydrothermal ore formation and enrichment of special metals of interest for modern technologies and to guide exploration of such deposits.
https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138844
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