Fluid-Gestein-Wechselwirkungen in Schiefergestein und deren Abhängigkeit von Druck und Temperatur

Schiefergesteine sind dunkel gefärbte, feinkörnige Sedimentgesteine, die unter anoxischen und reduzierenden Umweltbedingungen abgelagert wurden und sich üblicherweise durch hohe Gehalte an organischem Material auszeichnen und auch als Metall-Lagerstätten von Bedeutung sind. Diese Bestandteile der Schiefergesteine können im Kontakt mit Formationswässern oder auch durch die Nutzung der Lagerstätten mobilisiert werden. Die Zusammensetzung der natürlichen Formationswässer sowie der nutzungsabhängigen Produktionswässer ist daher stark abhängig von der mobilen Fraktion des Schiefergesteins und den vorherrschenden in-situ Bedingungen (Druck, Temperatur). Die wasserlöslichen Verbindungen im Schiefergestein wurden bisher kaum untersucht, vor allem die Zusammensetzung und Mobilität der organischen Verbindungen ist unbekannt.

In diesem Projekt wollen wir die organischen und anorganischen Verbindungen charakterisieren, die im Zuge der Fluid-Gestein-Wechselwirkungen über geologische Zeiträume, aber auch ggf forciert durch anthropogene Nutzung, aus dem Schiefergestein mobilisiert werden. Mit diesen Arbeiten werden neue Einblicke möglich in die Zusammenhänge von Gesteinszusammensetzung (organisch und anorganisch) und der jeweiligen wasserlöslichen Fraktion dieser Verbindungen unter verschiedenen Druck- und Temperaturbedingungen. Die Mobilität der organischen und anorganischen Verbindungen wird in Laborexperimenten qualitativ und quantitativ bestimmt und in Abhängigkeit von Gesteinsparametern und Reaktionsbedingungen ausgewertet.

Die Hauptaufgaben dieses Projekts sind:

  • Laborexperimente zur Erstellung der wasserlöslichen Fraktion aus verschiedenen Sedimentgesteinen und Charakterisierung ihrer Zusammensetzung mit verschiedenen chromatographischen und massenspektrometrischen Methoden (IC, ICP-MS, LC-OCD)
  • Gelöste organische Verbindungen in den Fraktionen werden zusätzlich analysiert mit Hilfe der hochauflösenden FT-ICR-MS Technik
  • Zusammensetzung der wasserlöslichen Fraktion wird in Bezug gesetzt zu den Änderungen in den Gesteinscharakteristika 

Mitarbeiter

  • Yaling Zhu
  • Dr. Andrea Vieth-Hillebrand
  • Dr. Franziska Wilke (Sektion 3.1)
  • Prof. Brian Horsfield
Andrea Vieth-Hillebrand
Wissenschaftlerin
Dr. Andrea Vieth-Hillebrand
Organische Geochemie
Telegrafenberg
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14473 Potsdam
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