Die Dichte von H2O-NaCl-CO2/ SiO2-Fluiden in der Kruste und im oberen Erdmantel

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Beschreibung

Wässrige Fluide sind ein wichtiger Vektor für den Massen- (und Wärme-) Transfer im Erdinneren, und ihr reaktiver Transport durch die Erdkruste und den Erdmantel steuert die Mobilisierung und Ablagerung von Elementen und gelösten Spezies. Ein quantitatives Verständnis der fluidvermittelten Massentransportprozesse beruht daher auf einer genauen Modellierung der Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen, welche die thermochemische Beschreibung mit den integrierten Fluidströmungsregimen koppelt. Die Modellierung reaktiver Fluidbewegungen in der tieferen Erdkruste und dem Erdmantel ist jedoch aufgrund der geringen Datenlage zur Dichte von gemischten salzhaltigen Fluiden, bei relevanten Hochdruck-Hochtemperatur-Bedingungen begrenzt. Ziel dieses Vorschlags ist es daher, experimentell unterlegte Dichtemodelle für gemischte, komplexe Fluide im H2O-NaCl-CO2/SiO2-System zu entwickeln. Dieses System ist ein geeignetes Modell für tiefe Fluide in einem breiten Spektrum geologischer Settings, von mittelozeanischen Rücken bis zu Subduktionszonen. Wir werden eine Kombination von Synchrotron-Röntgenabsorptions- und Brillouin-Streuungsspektroskopie anwenden, gekoppelt mit Hochdruckbehältern für hydrothermale Studien, um die verfügbaren Dichtedaten über eine Größenordnung in Druck, bis zu 60 kbar und 800 ⁰C, zu erweitern. Die gesammelten experimentellen Datensätze werden in kontinuierliche, prädiktive Dichtemodelle implementiert, die unter Bedingungen gültig sind, welche sich auf Fluidprozesse in der Kruste und im oberen Mantel beziehen. Die neuen Dichtemodelle werden so formuliert, dass die Kompatibilität mit bestehenden numerischen Modellen gewährleistet ist, die reaktive Fluidströmung in Krustenbedingungen simulieren. Letztendlich wird dies die Anwendung der vorliegenden Ergebnisse ermöglichen, um den Einfluss der Fluidchemie auf die Fluidwege und Zeitskalen, und damit auf die Bildung großer Erzlagerstätten, zu ermitteln.