Forschung

Wasserstoff in natürlichen Flüssigkeitseinschlüssen in serpentinisiertem und rodingitisiertem ultramafischem Gestein, Troodos (Zypern) – eine kombinierte Gelände- und Experimentalstudie.

Das Interesse an Wasserstoff ist in jüngster Zeit aufgrund seines wirtschaftlichen Werts für eine nachhaltige Energieversorgung und Mobilität stark gestiegen. Auch natürlicher Wasserstoff rückt dabei in den Fokus, da es zahlreiche H2-reiche Austrittsstellen (Seeps) gibt. Zu den Prozessen, die natürlichen Wasserstoff erzeugen, gehören die Serpentinisierung, die Radiolyse sowie allgemein Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen unter stark reduzierenden Bedingungen; ein Teil dieses Wasserstoffs bleibt in Fluideinschlüssen erhalten. Mafische und ultramafische Gesteine ​​in Ophiolithen sind häufig von Serpentinisierung betroffen, die lokal mit Rodingitisierungsprozessen einhergeht. Die Mineralogie feinkörniger Serpentinite begünstigt die Einschließung und Bewahrung von Fluiden in Einschlüssen kaum; H2-reiche Fluide treten daher vorwiegend frei in Porenräumen auf (als Seeps). Gleichaltrige Rodingite können diese Fluide jedoch in grobkörnigen Diopsid- und Granatkristallen einschließen. Solche Fluideinschlüsse liefern Erkenntnisse über den zeitlichen Ablauf sowie die Temperatur-, Druck-, Zusammensetzungs- und Dichtebedingungen jener Fluide, die das Gestein während der Serpentinisierungs- und Rodingitisierungsprozesse durchströmten. Eine Vorstudie an Rodingiten und Chromititen aus dem Ophiolith-Komplex von Troodos (Zypern) belegt das Vorkommen von reichlich Wasserstoff in Fluideinschlüssen. 

Die zentrale Hypothese lautet, dass H2-reiche Fluide in Einschlüssen innerhalb serpentinisierter und rodingitisierter ultramafischer Gesteine ​​erhalten bleiben können und dass diese Fluide direkte Informationen über H2-erzeugende Prozesse in der geologischen Vergangenheit liefern. Es gilt zu ermitteln, unter welchen Bedingungen sich H2-reiche Fluideinschlüsse wie isolierte Systeme verhalten, ohne durch Diffusion verändert zu werden. 

Im Mittelpunkt dieses Antrags stehen Proben aus Troodos; an ihnen soll das Vorkommen von Wasserstoff lokalisiert und durch die Untersuchung natürlicher Fluideinschlüsse ein Verständnis für die Prozesse der Wasserstoffbildung gewonnen werden. Aufgrund der hohen Mobilität von H2 (Diffusion) ist mit Veränderungen nach dem Einschluss zu rechnen. Diese sollen durch experimentelle Arbeiten an synthetischen und natürlichen Fluideinschlüssen untersucht werden, um die Diffusionseffizienz zu beschreiben und Erkenntnisse über die Bedingungen zu gewinnen, die den Erhalt von Wasserstoff in Fluideinschlüssen ermöglichen. Mineralvergesellschaftungen und Fluideinschlüsse werden mittels Raman-Spektroskopie, Mikrothermometrie, Kryo-Raman-Spektroskopie und LA-ICP-MS analysiert. 

Bei Erfolg unserer kombinierten Strategie sollten wir in der Lage sein, die Ergebnisse vom Troodos-Massiv auf andere Ophiolith-Komplexe zu übertragen sowie die Genauigkeit und Aussagekraft petrogenetischer Interpretationen zum Vorkommen von natürlichem Wasserstoff in Kruste und Mantel zu verbessern. Dieses Projekt könnte unser Wissen über potenzielle natürliche „Wasserstoffvorkommen“ erweitern, die bei der Exploration von wirtschaftlich nutzbarem natürlichem Wasserstoff eine wichtige Rolle spielen könnten.