DFG-SPP 2238 „Dynamik der Erzmetallanreicherung“ (DOME: Dynamics of Ore Metals Enrichment)
Beschreibung:
Die Bildung wirtschaftlich nutzbarer Lagerstätten erfordert in der Regel eine 1000-fache Anreicherung von Metallen in räumlich begrenzten Erzkörpern. Das DFG-Schwerpunktprogramm (SPP) „Dynamik der Erzmetallanreicherung“ (DOME: Dynamics of Ore Metals Enrichment) zielt darauf ab, die grundlegenden Entstehungsprozesse zu verstehen, um effizientere und nachhaltigere Wege zu entwickeln, die künftige Metallversorgung sicherzustellen. Substitution und Recycling spielen im "Ressourcen-Mix" eine immer größere Rolle. In naher Zukunft wird jedoch die Nachfrage nach Primärressourcen für viele Metalle steigen, insbesondere zur Unterstützung von Technologien, die für die Energiewende benötigt werden. Die Projekte kombinieren Feldstudien zur Erzbildung, Laborexperimente zu physikalischen und chemischen Eigenschaften, die für Metalltransport und –ablagerung relevant sind, sowie thermisch-mechanische Modellierungen zur Umsetzung dieser Ergebnisse in überprüfbare geologische Modelle (siehe https://www.uni-potsdam.de/en/spp2238/).
DOME wird an der Universität Potsdam von Prof. Max Wilke gemeinsam mit einem Komittee aus Wissenschaftlern von deutschen Universitäten (Freiburg und Münster) und aus der Sektion 3.1 des GFZ Potsdam (Sarah Gleeson, Robert Trumbull, Philipp Weis) koordiert. Die Sektion 3.1 ist auch in sieben individuellen Projekten innerhalb des DOME-SPP involviert:
Beschreibung:
Die Anreicherung von Erzmetallen in hydrothermalen Systemen auf Beckenebene ist das Ergebnis einer perfekten Konvergenz chemischer und physikalischer Prozesse auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Ebenen. Diese Systeme können nur durch Beobachtungen und Studien jenseits des Lagerstättenmaßstabs quantitativ verstanden werden. Numerische Prozessmodelle haben das Potenzial, Kontrollen erster Ordnung für die Erzbildung zu identifizieren und physikalische und chemische Einschränkungen für die Durchführbarkeit und Effizienz hydrothermaler Systeme bei der Bildung von Lagerstätten von Weltrang zu liefern, die als Richtschnur für zukünftige Explorationen dienen können. In diesem Gemeinschaftsprojekt werden wir ein reaktives Transportmodell für die Erzbildung in Sedimentbecken entwickeln und anwenden, wobei wir das geochemische Modell GEMS3 und das Strömungsmodell CSMP++ verwenden. Mit diesem gekoppelten Modell für den reaktiven Transport werden wir die jeweilige Rolle von Schlüsselparametern wie Salzgehalt des Fluids, Oxidationszustand, pH-Wert, Metall- und Schwefelverfügbarkeit, Wärmefluss auf Beckenebene, Topografie, Beckenschichten, Porenraum und durchlässige Fluidpfade auf die Dynamik der Anreicherung von Erzmetallen quantitativ untersuchen.
Projektinformationen:
Projektlaufzeit: 2024 - 2027
Finanzierung: DFG
PIs: Dr. Philipp Weis, Prof. Thomas Wagner (RWTH Aachen)
Beschreibung:
In diesem Projekt geht es um das Verständnis der Bildung von Erzlagerstätten, die mit Graniten und Pegmatiten assoziiert sind, insbesondere welche Rolle der magmatisch-hydrothermaler Übergang hierbei spielt. Theoretische und empirische Studien deuten auf eine signifikante Verschiebung der Bor-Isotopenverhältnisse bei diesem Prozess hin. Weil Bor-haltige Minerale wie Turmalin und Hellglimmer in natürlichen Erzvorkommen weit verbreitet sind, können deren Bor-Isotopenverhältnisse als Indikatoren für den magmatisch-hydrothermalen Übergang dienen. Zur Validierung dieser Idee fehlen allerdings Informationen über das Maß der B-Isotopen Fraktionierung zwischen granitischen Schmelzen und wässrigen Fluiden. In diesem Projekt soll diese Isotopenfraktionierung experimentell bestimmt werden.
Projektinformationen:
Projektlaufzeit: 2020 - 2022
Finanzierung: DFG
PIs: Dr. Robert Trumbull, Dr. Bernd Wunder (3.6), Prof. Max Wilke (Uni Potsdam), Prof. Sandro Jahn (Uni Köln)
Beschreibung:
Zukünftige Explorationen für metallische Ressourcen werden auf größere Tiefen und untermeerische Bereiche abzielen, was kostspielig und technisch herausfordend ist. Für diese Entwicklung benötigen wir belastbare Vorhersagemodelle, welche die entscheidenden Prozesse innerhalb ganzer lagerstättenbildender Systeme abbilden können. Magmatisch-hydrothermale Lagerstätten bilden unsere größten Ressourcen für Cu, Mo, Sn und W und entstehen durch Fluidentmischung aus magmatischen Intrusionen in ein Hydrothermalsystem im Umgebungsgestein. Das Potential, riesige („world-class“) Lagerstätten bilden zu können, hängt wesentlich von Fluidflüssen über diese magmatisch-hydrothermale Grenzschicht hinweg ab, welche jedoch die größte Unbekannte in unserem derzeitigen Verständnis dieser Lagerstätten darstellten und bislang in numerischen Simulationen lediglich parameterisiert werden können. Um diese Grenzprozesse abbilden zu können, benötigt es einen neuen Modellieransatz mit einem Kontinuum, das über die Tiefenbereiche von Hydrothermalsystemen hinaus reicht und die Lücke zwischen Fluidfluss und Magmadynamik überbrückt. Außerdem simuliert das Modell dynamische Permeabitätsänderungen und fokussiertes Fliessen entlang von Störungsbahnen.
Projektinformationen:
Projektlaufzeit: 2021 - 2025
Finanzierung: DFG
PI: Dr. Philipp Weis
Beschreibung:
Die Anreicherung von Erzmetallen in hydrothermalen Systemen auf Beckenebene ist das Ergebnis einer perfekten Konvergenz chemischer und physikalischer Prozesse auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Ebenen. Diese Systeme können nur durch Beobachtungen und Studien jenseits des Lagerstättenmaßstabs quantitativ verstanden werden. Numerische Prozessmodelle haben das Potenzial, Kontrollen erster Ordnung für die Erzbildung zu identifizieren und physikalische und chemische Einschränkungen für die Durchführbarkeit und Effizienz hydrothermaler Systeme bei der Bildung von Lagerstätten von Weltrang zu liefern, die als Richtschnur für zukünftige Explorationen dienen können. In diesem Gemeinschaftsprojekt werden wir ein reaktives Transportmodell für die Erzbildung in Sedimentbecken entwickeln und anwenden, wobei wir das geochemische Modell GEMS3 und das Strömungsmodell CSMP++ verwenden. Mit diesem gekoppelten Modell für den reaktiven Transport werden wir die jeweilige Rolle von Schlüsselparametern wie Salzgehalt des Fluids, Oxidationszustand, pH-Wert, Metall- und Schwefelverfügbarkeit, Wärmefluss auf Beckenebene, Topografie, Beckenschichten, Porenraum und durchlässige Fluidpfade auf die Dynamik der Anreicherung von Erzmetallen quantitativ untersuchen.
Projektinformationen:
Projektlaufzeit: 2024 - 2027
Finanzierung: DFG
PIs: Dr. Philipp Weis, Prof. Thomas Wagner (RWTH Aachen)
Projektinformationen
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