Wechselwirkungen zwischen wässrigen Fluiden und silikatischen Schmelzen - Verteilung von Spurenelementen
Final Report Abstract
Ein wesentliches Ziel dieses Projektes war es, experimentelle Daten zu erarbeiten, mit deren Hilfe die Verteilungen von Spurenelementen zwischen wässrigen Lösungen und silikatischen Schmelzen bzw. Magmen besser verstanden und modelliert werden können. In diesem Projekt konnten umfassende Datensätze zur Verteilung von Rb, Sr, Ba, La, Yb, Y und Pb gewonnen werden. Die Qualität der Ergebnisse aus Abkühlungsexperimenten konnte mit Hilfe von in-situ Experimenten bei Druck und Temperatur erfolgreich überprüft werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verteilungskoeffizienten von Rb, Sr und Ba mit dem Chloridgehalt des Fluids ansteigen, jedoch auch bei hohen Salinitäten kein fluidkompatibles Verhalten aufweisen. Dies bedeutet, dass die Abtrennung selbst von stark chloridhaltigen Fluiden in magmatischen Prozessen nicht zur Mobilisierung dieser Elemente führt. Weiterhin zeigt sich für Ba und Sr und chloridischen Lösungen eine Abhängigkeit der Verteilung vom ASI der koexistierenden Schmelze, so dass Versuche mit peralkalinen Schmelzen niedrigere Verteilungskoeffizienten ergeben als solche mit met- und peraluminösen Schmelzen. Die Ergebnisse der in-situ Elementverteilungsexperimente bestätigen die Ergebnisse für chloridische Lösungen der Abkühlexperimente. Verteilungskoeffizienten aus Abkühlungsexperimenten mit nicht-chloridischen Lösungen sind jedoch stark durch den Abkühlungsprozess beeinflusst. Die Variation der Verteilung von Sr und Ba mit dem ASI bedeutet, dass der Einbaumechanismus von Sr und Ba sich in mindestens einer der beiden Phasen über den untersuchten Zusammensetzungsbereich ändern muss. Mit Hilfe von in-situ XANES Messungen an der Sr K-Kante konnte qualitativ gezeigt werden, dass die Komplexierung im Fluid sowohl durch die koexistierende Schmelzzusammensetzung als auch durch die Präsenz von Chlorid signifikant beeinflusst wird. Die seltenen Erden und Y zeigen für chloridische Lösungen ebenfalls einen deutlichen Einfluss des ASI der Schmelze auf die Elementverteilung. Für nicht-chloridische Lösungen konnten in Abkühlungsexperimenten für diese Elemente keine Werte bestimmt werden. In-situ Experimente mit chloridischen Lösungen bestätigen im Wesentlichen die Ergebnisse der Abkühlungsexperimente. Der Einfluss des Chloridgehaltes auf die Fraktionierung der seltenen Erden und Y spielt nur eine untergeordnete Rolle. Die Verteilung von Pb zeigt in Abkühlungsexperimenten für chloridische Lösungen ebenfalls eine starke Korrelation mit dem ASI der koexistierenden Schmelze, wobei für met- und peraluminöse Zusammensetzungen sogar fluidkompatibles Verhalten beobachtet wird, so dass in diesen Systemen mit einer signifikanten Mobilisierung von Pb durch chloridische Fluide zu rechnen ist. In Experimenten mit nichtchloridischen Lösungen zeigen die Verteilungskoeffizienten von Pb für alle Schmelzzusammensetzungen ein schmelzkompatibles Verhalten.
Publications
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