Dr. Manuel Keith

Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Endogene Geodynamik

FAU-Nachwuchsgruppenleiter: Anreicherung kritischer Metalle in der Erdkruste

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Forschungsgebiet

Kritische Metalle sind in der Erdkruste selten und positive Anomalien dieser Elemente treten nur in geographisch begrenzten Gebieten auf. Die breite wirtschaftliche Anwendung dieser Elemente in der Elektronik und den erneuerbaren Energien verleiht ihnen eine strategische Bedeutung. Die Versorgung mit diesen kritischen und energie-kritischen Elementen für die Energiewende wird jedoch zu einer immer größeren Herausforderung. Daher ist es wichtig neue Konzepte zu entwickeln, die die Quellen, sowie die Fraktionierungs- und Ausfällungsprozesse kritischer Elemente definieren, die letztlich die Anreicherung dieser seltenen Rohstoffe in magmatisch-hydrothermalen Systemen der Erdkruste ermöglichen.

Viele dieser Metalle und Halbmetalle sind an hydrothermale Sulfide wie Pyrit gebunden und treten dabei entweder als Substitutionen im Kristallgitter oder als Einschlüsse auf der Mikro- und Nanoebene auf. Über die genauen Einbaumechanismen für viele dieser Elemente ist jedoch immer noch wenig bekannt, obwohl ein entsprechendes Prozessverständnis entscheidend dazu beitragen könnte den Abbau und die Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen nachhaltiger zu gestalten.

Förderung

Sources and enrichment processes of metal(loid)s in submarine back-arc hydrothermal systems: A combined Se and multiple S isotope approach (PI, DFG IODP priority programme)

Immiscible sulphide liquids: Insights into chalcophile element fractionation processes in the oceanic crust (PI, DFG IODP priority programme)

Magmatic and hydrothermal prerequisites for porphyry-epithermal mineralisation in continental volcanic arcs, Thrace, NE Greece (PI, DFG DOME priority programme)

Tellurium in natural and synthetic pyrite: Ore-formation and economic implication (PI, DFG individual research grant)

An accessory mineral approach to understanding post-subduction magmatism and mineralisation (Co-PI, NERC UK)

Publikationen

  • Voudouris, P., Repstock, A., Spry, P. G., Frenzel, M., Mavrogonatos, C., Keith, M., Tarantola, A., Melfos, V., Tombros, S., Zhai, D., Cook, N. J., Ciobanu, C. L., Schaarschmidt, A., Rieck, B., Kollitsch, U., Falkenberg, J., in press. Physicochemical constraints on indium-, tin-, germanium-, gallium-, gold- and tellurium-bearing mineralizations in the Pefka and St Philippos polymetallic vein- and breccia deposits: new insights into the critical element potential of Greece. Ore Geology Reviews.
  • Schaarschmidt, A., Haase, K. M., Klemd, R., Keith, M., Voudouris, P. C., Alfieris, D., Strauss, H., Wiedenbeck, M., 2021. Boiling effects on trace element and sulfur isotope compositions of sulfides in shallow-marine hydrothermal systems: Evidence from Milos Island, Greece. Chemical Geology, 583, 120457.
  • Börner, F., Keith, M., Smith, D. J., Barry, T. L., Neumann, T., 2021. Fingerprinting fluid evolution by trace elements in epithermal pyrite, Vatukoula deposit, Fiji. Ore Geology Reviews, 137, 104314.
  • Falkenberg, J., Keith, M., Haase, K. M., Bach, W., Klemd, R., Strauss, H., Yeo, I. A., Rubin, K. H., Anderson, M. O., 2021. Effect of fluid boiling on volatile element and Au enrichment in submarine hydrothermal sulphides, Niua South, Tonga arc. Geochimica et Cosmochimica Acta, 307, 105-132.
  • Keith, M.,Haase, K. M., Häckel, F., Schwarz-Schampera, U., Klemd, R., Hannington, M., Strauss, H., McConachy, T., Anderson, M., 2021. Trace element fractionation and precipitation in submarine back-arc hydrothermal systems, Nifonea caldera, New Hebrides subduction zone. Ore Geology Reviews, 135, 104211.
  • Nestmeyer, M., Keith, M.,Haase, K. M., Klemd, R., Voudouris, P., Schwarz-Schampera, U., Strauss, H., Kati, M., Magganas, A., 2021. Trace element signatures in pyrite and marcasite from shallow marine island arc-related hydrothermal vents, Calypso Vents, New Zealand, and Paleochori Bay, Greece. Frontiers in Earth Science, 9, 641654.
  • Voudouris, P., Kati, M., Magganas, A., Keith, M., Valsami-Jones, E., Haase, K., Klemd, R., Baltazis, E., 2021. Arsenian pyrite and cinnabar from active submarine nearshore vents, Paleochori Bay, Milos Island, Greece. Minerals, 11, 14, 1-25.
  • Keith, M., Smith, D. J., Doyle, K., Holwell, D. A., Jenkin, G. R. T., Barry, T. L., Becker, J., Rampe, J., 2020. Pyrite chemistry: A new window into Au and Te ore-forming processes in alkaline epithermal districts, Cripple Creek, Colorado. Geochimica et Cosmochimica Acta, 274, 172-191.
  • Martin, A. J., Keith, M., Parvaz, D. B., McDonald, I., Boyce, A. J., McFall, K. A., Jenkin, G. R. T., Strauss, H., MacLeado, C. J., 2020. Effects of magmatic volatile influx in mafic VMS hydrothermal systems: Evidence from the Troodos ophiolite, Cyprus. Chemical Geology, 531, 119325.
  • Mavrogonatos, C., Voudouris, P., Berndt, J., Klemme, S., Zaccarini, F., Spry, P. G., Melfos, V., Tarantola, A., Keith, M., Klemd, R., Haase, K., 2019. Trace elements in magnetite from the Pagoni Rachi porphyry prospect, NE Greece: Implications for ore genesis and exploration. Minerals, 9 (12), 1-21.
  • Martin, A. J., Keith, M., McDonald, I., Haase, K. M., McFall, K. A., Klemd, R., MacLeod, C. J., 2019. Trace element systematics and ore-forming processes in mafic VMS deposits: Evidence from the Troodos ophiolite, Cyprus. Ore Geology Reviews, 106, 205-225.
  • Holwell, D. A., Fiorentini, M., McDonald, I., Lu, Y., Giuliani, A., Smith, D. J., Keith, M., Locmelis, M., 2019. A metasomatized lithospheric mantle control on the metallogenic signature of post-subduction magmatism. Nature Communications, 10, 1-10.
  • Keith, M., Haase, K. M., Klemd, R., Smith, D. J., Schwarz-Schampera, U., Bach, W., 2018. Constraints on the source of Cu in a submarine magmatic-hydrothermal system, Brothers volcano, Kermadec island arc. Contributions to Mineralogy and Petrology, 173: 40, 1-16.
  • Keith, M., Smith, D. J., Jenkin, G. R. T., Holwell, D. A., Dye, M. D., 2018. A review of Te and Se systematics in hydrothermal pyrite from precious metal deposits: insights into ore-forming processes. Ore Geology Reviews, 96, 269-282.
  • Smith, D. J., Naden, J., Jenkin, G. R. T., Keith M., 2017. Hydrothermal alteration and fluid pH in alkaline-hosted epithermal systems. Ore Geology  Reviews, 89, 772-779.
  • Keith, M., Haase, K. M., Klemd, R., Schwarz-Schampera, U., Franke, H., 2017. Systematic variations in magmatic sulphide chemistry from mid-ocean ridges, back-arc basins and island arcs. Chemical Geology, 451, 67-77.
  • Keith, M., Haase, K. M., Klemd, R., Krumm, S., Strauss, H., 2016. Systematic variations of trace element and sulfur isotope compositions in pyrite with stratigraphic depth in the Skouriotissa volcanic-hosted massive sulfide deposit, Troodos ophiolite, Cyprus. Chemical Geology, 423, 7-18.
  • Keith, M., Häckel, F., Haase, K. M., Schwarz-Schampera, U., Klemd, R., 2016. Trace element systematics of pyrite from submarine hydrothermal vents. Ore Geology Reviews, 72, 728-745.
  • Regelous, M., Haase, K. M., Freund, S., Keith M., Weinzierl, C. G., Beier, C., Brandl, P. A., Endres, T., Schmidt, H., 2014. Formation of the Troodos Ophiolite at a triple junction: Evidence from trace elements in volcanic glass. Chemical Geology, 386, 66-79.
  • Keith, M., Haase, K. M., Schwarz-Schampera, U., Klemd, R., Petersen, S., Bach, W., 2014. Effects of temperature, sulfur, and oxygen fugacity on the composition of sphalerite from submarine hydrothermal vents. Geology, 42, 699-702.
  • Freund, S., Haase, K. M., Keith, M., Beier, C., Garbe-Schönberg, D., 2014. Constraints on the formation of geochemically variable plagiogranite intrusions in the Troodos Ophiolite, Cyprus. Contributions to Mineralogy and Petrology, 167, 1-22.