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 neun individuellen Projekten innerhalb des DOME-SPP involviert:
Beschreibung:
Das Forschungsprojekt wird den Ursprung und die Genese der lagerstättenbildenden Fluide und die Enstehungsprozesse der riesigen („world-class“) Neves Corvo Mine in Portugal anhand von Fluid- und Schmelzeinschlüssen in Kombination mit numerischen Modellierungen untersuchen. Die Neves Corvo Lagerstätte ist eine der führenden Produzenten von Cu- und Zn-Konzentraten innerhalb der Europäischen Union. Sie sticht aus den Lagerstätten des Iberischen Pyritgürtels durch ihre Größe, Cu-Zn-Gehalte und -Tonnagen sowie dem Vorkommen von beträchtlichen Sn-Mineralisationen heraus. Die Assoziation der Lagersätte mit Schwarzschiefersedimenten und Metavulkaniten und die Komplexität der räumlich zonierten Metallvorkommen erschweren die Interpretationen zur Entstehung der Mineralisation. Das Ziel dieser integrierten Studie ist das Verständnis der wichtigsten chemischen und physikalischen Prozesse für die Metallanreicherung sowie der günstigsten geodyamischen Bedingungen, die einen für die Bildung solch einer riesigen Lagerstätte notwendigen Wärme- und Fluidflüsse gewährleisten können.
Projektinformationen:
Projektlaufzeit: 2021 - 2025
Finanzierung: DFG
PIs: Prof. Sarah Gleeson, Dr. Robert Trumbull, Dr. Philipp Weis
Link: https://www.uni-potsdam.de/en/spp2238/
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:
Metallanreicherungen durch hydrothermale Systeme in Sedimentbecken entstehen durch das perfekte Zusammenspiel von chemischen und physikalischen Prozessen auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen, welche quantitativ nur mit Untersuchungen erklärt werden können, die über die Größe einer Lagerstätte hinausgehen. Numerische Prozessmodelle bieten die Möglichkeit, entscheidende Faktoren der Lagerstättenbildung zu identifizieren und physikalische und chemische Grundvoraussetzungen für die Bildung von weltweit bedeutenden Lagerstätten zu untersuchen, welche für die Exploration hilfreich sein könnten. In diesem Projekt werden wir ein reaktives Transportmodell für Erzlagerstättenbildung in Sedimentbecken entwickeln, welches das geochemische Modell GEMS3 und das Fluidflussmodel CSMP++ nutzt. Dieses gekoppelte Modell wird 1) die Wechselwirkungen zwischen chemischen und physikalischen Prozessen während der Mobilisierung, des Transports und der Ausfällung von Metallen, und 2) die relevanten räumlichen und zeitlichen Skalen für die wirtschaftliche Anreichung von Metallen abbilden können. Dadurch werden wir den Einfluss von Parametern wie Fluidsalinität, Oxidationszustand, pH, Verfügbarkeit von Metallen und Schwefel, Wärmefluss im Sedimentbecken, Topographie, Lithologie, Porenraum und permeable Fließwege auf die Dynamik der Metallanreicherung quantitativ untersuchen.
Projektinformationen:
Projektlaufzeit: 2024 - 2027
Finanzierung: DFG
PI: Dr. Philipp Weis, Thomas Wagner (RWTH Aachen)
Projektinformationen
Kontakt
