MRI_Magnesit

MRI_Magnesit
2021
Offene wissenschaftliche Fragen zur Bildung der in unterschiedlichen geologischen Einheiten der Ostalpen auftretenden Magnesitlagerstätten werden bearbeitet. Weiters untersuchen anwendungsrelevante Aspekte des Projektes, in Kooperation mit RHI Magnesita, die räumlich-vertikale Verteilung und Zusammensetzung der Magnesit-Begleitminerale innerhalb der Lagerstätte Breitenau und deren möglichen Einfluss auf die Rohstoffqualität.
Magnesit, Breitenau

Österreich ist ein wichtiger Produzent von Magnesit, der zum Großteil in der Feuerfestindustrie zum Einsatz kommt. Von den unterschiedlichen Typen von Magnesitlagerstätten kommt in Österreich den Spatmagnesiten die größte wirtschaftliche Bedeutung zu (z.B. Breitenau). Sie treten in unterschiedlichen ostalpinen geologisch-tektonischen Einheiten auf und ihre Genese wird seit Jahrzehnten kontrovers diskutiert. Neben den in jüngerer Zeit wieder favorisierten epigenetischen metasomatisch-hydrothermalen Modellen wurden in der Vergangenheit auch mehrfach syngenetische Modelle vorgeschlagen.

Die chemische Zusammensetzung der Fluide in Magnesit weist darauf hin, dass hoch salinare Wässer, die durch Verdunstung von Meerwasser entstanden sind, an der Magnesitbildung beteiligt waren. Diese Daten basieren vor allem auf „Crush-leach“ Analytik, die allerdings eine „Bulk“-Methode darstellt. Fluid-Inclusion (FI) Untersuchungen an individuellen FI Populationen, die Aussagen über die Druck-Temperatur Bedingungen der Magnesitbildung und chemische Zusammensetzung der Fluide liefern können, wurden nur sehr punktuell gemacht und sollen in diesem Projekt forciert werden.

Die Sm-Nd Datierungen von Magnesiten aus den Lagerstätten Breitenau bzw. Hohentauern ergaben untertriassische bzw. permische Alter. Diese Alter schließen eine Magnesitbildung im Zuge orogener Prozesse (z.B. im Zuge der alpidischen Metamorphose) aus und weisen eher auf einen durch Extensionstektonik kontrollierten geodynamischen Kontext der Magnesitbildung hin. Die geologischen Verhältnisse und vorliegenden Alter indizieren Magnesitbildung zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Die Datierung ausgewählter Lagerstätten soll helfen, deren Altersstellung und damit auch die diesbezügliche Entstehungsgeschichte besser zu verstehen.

In den letzten Jahren sind neben klassischen Isotopenmethoden (stabile Isotope von O, C, H) auch neue isotopenchemische Methoden verfügbar. In einem einjährigen MRI Vorgängerprojekt wurden erste Messungen der Magnesium-Isotopenzusammensetzung und auch der sogenannten „Clumped isotopes“ an Magnesit durchgeführt. Die Messungen belegen eine deutliche und individuelle Variation der Mg-Isotopenverteilungen in den untersuchten Magnesitvorkommen, wobei komplexe Fraktionierungsprozesse bei der Bildung von Magnesiumkarbonat Minerale zu berücksichtigen sind, die sich im Wesentlichen auf die Herkunft der Mg2+ Ionen und die physikochemischen Bildungsbedingungen beziehen. Clumped Isotope Signaturen ermöglichen demgegenüber die Temperatur der Bildung von Karbonatmineralen zu bestimmen bzw. zu verifizieren und - in Kombination mit der Sauerstoffisotopenverteilung im Karbonat - Aussagen über die Isotopenzusammensetzung und Herkunft des Fluids bei der Bildung des Minerals zu ermitteln. Im Abgleich mit mineralogisch-petrologischen (z.B. „Grafitthermometrie“) und Fluid-Inclusion-Untersuchungen sind neuartige Erkenntnisse über die Bildungsbedingungen und die Entstehungsgeschichte obiger Magnesit Lagerstätten zu erwarten. Gemeinsam mit den Altersdaten liefern diese Daten die Basis für ein korrektes und umfassendes Genesemodell. Durch die Verknüpfung mit dem aktuellen Wissensstand zur geodynamischen-tektonischen Entwicklung der Ostalpen soll der Rohstoffindustrie damit eine deutlich erweiterte Basis für weitere Explorationsaktivitäten zur Verfügung gestellt werden.

Im Projekt MRI-Magnesit sollen neben offenen wissenschaftlichen Fragen auch anwendungsrelevante Aspekte in der Lagerstätte Breitenau untersucht werden. Hier steht die räumlich-vertikale Verteilung der Begleitminerale von Magnesit (v.a. der Silikatphasen) und ihre Zusammensetzung innerhalb der Lagerstätte im Fokus. Eine zentrale Frage diesbezüglich ist, ob es eine faziell bedingte Änderung der Chemie und damit Mineralogie mit zunehmender Lagerstättentiefe gibt und inwieweit diese einen möglichen Einfluss auf die Rohstoffqualität hat. Diese Daten können als Input für prozessmineralogische Verfahren (MLA) verwendet werden. Sie liefern auch die Grundlage für tastende Aufbereitungsversuche, bei denen die Möglichkeiten einer ökonomisch sinnvollen Abtrennung der Silikatphasen untersucht werden soll. Ein zusätzlicher anwendungsorientierter Aspekt befasst sich mit der Verteilung und mineralogischen Bindungsform von Spurenelementen (z.B. Sr, P, Ba, Ni) in Magnesitlagerstätten.

Neben der Geologischen Bundesanstalt und der Montanuniversität Leoben ist die TU Graz wissenschaftlicher Kooperationspartner. Seitens der Industrie wird dieses Projekt von RHI Magnesita AG unterstützt. Wesentliche Arbeitspakete sollen im Rahmen einer dreijährigen Doktorarbeit bearbeitet werden.

Projektpartner:
» Montanuniversität Leoben
» RHI Magnesita
» Technische Universität Graz

Projektfacts
ProjekttitelMRI_Magnesit - Integrative Ansätze zur Bearbeitung von Magnesitlagerstätten in den Ostalpen -
ProjektkürzelMRI_Magnesit
ProjektkurztitelMRI_Magnesit
ProjektleitungMag. Julia Weilbold
ProjektmitgliederIng. Christian Auer, Dr. Holger Paulick, Dr. Mandana Peresson, Dr. Ralf Schuster
FachabteilungRohstoffgeologie
Zeitraum17.10.21 - 30.06.25
FinanzierungGBA-Forschungspartnerschaften Mineralrohstoffe