Die Entschlüsselung der stabilen Isotopensignatur von Metallen in Sn-W Lagerstätten: ein komplementärer Ansatz, basierend auf Experimenten und Fallstudien

• Antragsteller: Professor Stefan Weyer, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521732943

Anreicherung, Transport und Kristallisation von Metallen in Sn-W Lagerstätten resultieren von einer komplexen Kombination aus Schmelz- und Fluidgesteuerten Prozessen in hochentwickelten magmatisch-hydrothermalen Systemen. Jedoch sind die exakten Bedingungen und Steuerparameter der einzelnen Stadien der Erzbildung noch relativ wenig bekannt. Abgesehen von strukturellen, klassisch-geochemischen und mineralogischen Untersuchungen, kann die Fraktionierung stabiler Isotope von Metallen wichtige Informationen über kritische Veränderungen beim Metalltransport liefern, die schließlich zur Lagerstättenbildung führen, da diese durch Änderungen in der Bindungsumgebung verursacht wird. Vorausgesetzt, der Zusammenhang zwischen Bindungscharakter und daraus resultierender Isotopenfraktionierung ist gut verstanden, oder sogar kalibriert, können Isotopensignaturen die Bedingungen während des Metall-transports und der Kristallisation aufzeichnen. Wir beantragen hier einen komplementären Ansatz aus Experimenten und Fallstudien, (1) um die Li-Isotopenfraktionierung zwischen Schmelze, Fluiden und Li-Glimmern besser zu verstehen und experimentell zu kalibrieren und (2) um die Li- und Sn Isotopen-Proxys bei zwei gut charakterisierten, jedoch chemisch und strukturell unterschiedlichen granitischen Sn-W-Li Lagerstätten (Sadisdorf, Erzgebirge und Argemela, Portugal) anzuwenden. Lithiumglimmer (für Li-) und Kassiterit (für Sn Isotope) werden in situ mit femtosekunden Laserablation (LA-) MC-ICP-MS gemessen. Wir erwarten komplementäre Informationen von diesen Isotopensystemen: Li-Isotope werden vermutlich abhängig von der Art des Li Transports fraktionieren, z.B. bei der Entmischung von Schmelzen und unterschiedlichen Fluiden. Diese Prozesse sollen experimentell kalibriert werden. Zinnisotope fraktionieren vor allem bei Redoxreaktionen (z.B. Reduktion von Sn2+ zu Sn4+), entweder in der Fluidphase oder beim Auskristallisieren von Kassiterit (wie in experimentellen Studien in der Literatur dokumentiert). Das experimentelle und analytische Setup für diese geplanten Untersuchungen ist bereits in Hannover etabliert und von der Anwendung der Li und Sn Isotopensysteme auf die Wirtsminerale in Sn-W-Li Lagerstätten erwarten wir uns wertvolle Informationen über die Bedingungen während des Metalltransports und der Kristallisation. Wenn es die Zeit erlaubt, planen wir noch in situ W Isotopenanalysen von Wolframit mit LA-MC-ICP-MS zu etablieren, welche wir mit hochpräzisen Lösungs-Isotopenmessungen der gleichen Wolframitkristalle (in Köln) validieren wollen. Da die W-Isotopenfraktionierung bei der Kristallisation von Wolframit, der häufig assoziiert mit Kassitierit in hydrothermalen Gängen vorkommt, nicht mit einem Redoxwechsel verbunden ist, könnte die W Isotopie wichtige Informationen über die Rolle der Temperaturabnahme im Verlauf der Mineralisation geben.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung - DOME
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Francois Holtz