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Laura Jonas

• The mechanisms controlling hydrothermal replacement of \(CaCO_3\) by Mg-bearing carbonates were studied using a combined approach of hydrothermal experiments and modeling with special focus on the role of fluid mediated element fluxes. The experimental results revealed that the replacement of \(CaCO_3\) sample material by a porous reaction rim of magnesite and Ca-rich dolomite takes place by a dissolution-precipitation mechanism. The diffusive transport of the aqueous species across the reaction rim is the rate-limiting process controlling both the rate of the replacement process and the chemical composition of the replacement product on a microscopic scale. The effective element flux is, in turn, controlled by three specific parameters: (I) The concentration gradient of the major elements across the reaction rim, (II) the degree of primary permeability and reactive surface area in the original solid precursor, and (III) the degree of secondary permeability in the product replacement phase.
• Die Mechanismen der hydrothermalen Verdrängungsreaktion von \(CaCO_3\) zu Mg-haltigen Karbonaten wurden in einem kombinierten Ansatz aus Experimenten und Modellierung mit besonderem Fokus auf die Rolle des fluidgesteuerten Elementtransportes untersucht. The Experimente zeigten, dass die Verdrängung des \(CaCO_3\)-Probenmaterial durch einen porösen Reaktionsrand aus Magnesit und Ca-reichem Dolomit über einen Lösungs-Fällungs-Mechanismus voranschreitet. Der diffusive Transport der wässrigen Spezies durch den Reaktionsrand ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt, der sowohl die Reaktionsrate als auch die Zusammensetzung der Produkte auf mikroskopischer Skala bestimmt. The effektive Fluss der Elemente wird wiederum durch drei spezifische Parameter kontrolliert: (I) Den Konzentrationsgradienten der Hauptelemente über den Reaktionsrand, (II) den Grad der primären Permeabilität und Reaktionsoberfläche sowie (III) das Ausmaß der sekundären Permeabilität im Reaktionsprodukt.