Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blei klebt im Monazit-Kristall

03.06.2008
Gesteine erzählen ihre Geschichte, wenn man sie zu lesen versteht. Dazu werden allerdings Werkzeuge gebraucht, die weit schärfer sind als die Augen. Am häufigsten verwenden Geo- und Materialwissenschaftler heute die Elektronenstrahl-Mikrosonde für eine chemischen Analyse.

Der Lehrstuhl für Mineralogie der Universität Erlangen-Nürnberg von Prof. Dr. Matthias Göbbels verfügt über ein Gerät, das die Elemente in einer Gesteinsprobe mit einem besonders starken Elektronenstrahl zur Aussendung von Röntgenstrahlung anregt und dadurch bereits sehr geringe Anteile aufspürt.

In Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Bernhard Schulz vom Institut für Mineralogie der TU Bergakademie Freiberg/Sachsen wird dieses Gerät nun genutzt, um das Alter und die Entwicklungsgeschichte von Granit und Schiefergestein über das darin enthaltene Mineral Monazit zu rekonstruieren. Die Methode findet eine breit gefächerte Anwendung in Forschungsprojekten zur Geodynamik der kontinentalen Kruste.

Monazit besitzt eine außergewöhnliche und für die Geowissenschaften sehr nützliche Eigen-schaft: Wenn sich Blei im Kristallgitter gebildet hat, bleibt es dort auch unter extremen Bedingungen haften. Diese "Anhänglichkeit" ist um so bemerkenswerter, als sich Monazit-Kristalle in ihrer Frühphase äußerst abweisend gegen das Element Blei verhalten. Dafür nimmt das Mineral bis zu 15 Prozent seines Gewichts an Thorium auf. Dazu kommen bis zu 1,5 Prozent Uran. In geologischen Zeiträumen von vielen Millionen Jahren zerfallen die radioaktiven Elemente Thorium und Uran zu Blei. Dieses aus dem radioaktiven Zerfall stammende neue Blei gibt der Monazit allerdings kaum mehr her. Selbst bei hohen Temperaturen bis zu 800°C verbleibt es im Kristallgitter. Aus dieser einzigartigen Kombination von Eigenschaften eröffnet sich die Möglichkeit einer geologischen Altersbestimmung mit Hilfe der Elektronenstrahl-Mikrosonde.

Die in den 70er Jahren eingeführte Elektronenstrahl-Mikrosonde ermöglicht rasche und im Mikrometerbereich auflösende Untersuchungen der Struktur von festen Stoffen, die aus vielen unterschiedlichen Elementen zusammengesetzt sind. Verwendet wird sie vor allem bei der Untersuchung von Mineralen und Kristallen, den Bestandteilen der Gesteine und zahlreicher Geomaterialien. Bei der Analyse von Blei in Monazit stößt die Mikrosonde allerdings an ihre methodischen Grenzen. Der Bleigehalt liegt meist unter einem Prozent des Gewichts und ist deshalb nur auszumachen, wenn die Monazite älter als 100 Millionen Jahre sind - genügend Zeit, um vergleichweise hohe Mengen aus dem radioaktiven Zerfall entstehen zu lassen. Mit einem sehr starken Elektronenstrahl kann man jedoch auch Monazit aus jüngerer Zeit so weit zur Emission von Röntgenstrahlen anregen, dass die sehr geringen Bleianteile zu entdecken sind.

Die Elektronenstrahl-Mikrosonde am Lehrstuhl für Mineralogie der Universität Erlangen-Nürnberg bietet dafür eine optimale technische Ausstattung. In den Jahren 2006 und 2007 förderte die Deutsche Forschungsgemeinschaft ein Vorhaben zur Monazit-Altersdatierung an Granat-Glimmerschiefern aus dem französischen Massif Central. Dabei war es möglich, eine Messroutine aufzustellen, die nun für weitere Analysen an monazithaltigen Gesteinen zur Verfügung steht. Viele Dutzend Gesteins-Dünnschliffe aus anderen Kristallingesteins-Gebieten - den Alpen, der Antarktis, dem Armorikanischen Massiv in Frankreich, dem Granitgürtel in Kamerun und aus Nordwestindien - wurden inzwischen nach Monazit abgesucht und viele Tausend Datierungs­analysen vorgenommen.

Dabei zeigten sich die Vorteile dieser Methode deutlich. Die Altersbestimmung des Monazits mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde ist zwar auf granitoide Gesteine und Glimmerschiefer beschränkt. Der Zeit- und Kostenaufwand für diese Methode beträgt jedoch im Vergleich zur Massenspektrometrie nur etwa ein Fünftel. Die mitgemessenen weiteren Elemente im Monazit-Kristall ergeben wichtige zusätzliche Information über die chemisch-physikalischen Bildungsbedingungen des Monazits bei der Gesteinsumwandlung. Außerdem lassen sich in einem Kristallin-Areal, ja manchmal sogar in einzelnen Proben oder Körnern auch mehrere thermische und tektonische Ereignisse mit Monazit-Bildung erkennen. Andere Alters-Datierungsverfahren zeigen dagegen immer nur das jüngste thermische Ereignis an. Wegen der mehrfachen Metamorphose in vielen Gebieten (z. B. in den Alpen) ist das ein großer Vorteil der Monazit-Datierung.

Die Universität Erlangen-Nürnberg, gegründet 1743, ist mit 26.000 Studierenden, 550 Professorinnen und Professoren sowie 2000 wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte Universität in Nordbayern. Schwerpunkte in Forschung und Lehre liegen an den Schnittstellen von Naturwissenschaften, Technik und Medizin in engem Dialog mit Jura und Theologie sowie den Geistes-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften. Seit Mai 2008 trägt die Universität das Siegel "familiengerechte Hochschule".

Ute Missel | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-erlangen.de/

Weitere Berichte zu: Blei Elektronenstrahl-Mikrosonde Monazit Monazit-Kristall

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Hochwasserrisiko kann deutlich gesenkt werden
18.10.2018 | Jade Hochschule - Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth

nachricht Geowissenschaften: Was unter dem Wald schläft
15.10.2018 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Auf dem Weg zu maßgeschneiderten Naturstoffen

Biotechnologen entschlüsseln Struktur und Funktion von Docking Domänen bei der Biosynthese von Peptid-Wirkstoffen

Mikroorganismen bauen Naturstoffe oft wie am Fließband zusammen. Dabei spielen bestimmte Enzyme, die nicht-ribosomalen Peptid Synthetasen (NRPS), eine...

Im Focus: Größter Galaxien-Proto-Superhaufen entdeckt

Astronomen enttarnen mit dem ESO Very Large Telescope einen kosmischen Titanen, der im frühen Universum lauert

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Olga Cucciati vom Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Bologna hat mit dem VIMOS-Instrument am Very Large...

Im Focus: Auf Wiedersehen, Silizium? Auf dem Weg zu neuen Materalien für die Elektronik

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben zusammen mit Wissenschaftlern aus Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgarien) und Madrid (Spanien) ein neues, metall-organisches Material entwickelt, welches ähnliche Eigenschaften wie kristallines Silizium aufweist. Das mit einfachen Mitteln bei Raumtemperatur herstellbare Material könnte in Zukunft als Ersatz für konventionelle nicht-organische Materialien dienen, die in der Optoelektronik genutzt werden.

Bei der Herstellung von elektronischen Komponenten wie Solarzellen, LEDs oder Computerchips wird heutzutage vorrangig Silizium eingesetzt. Für diese...

Im Focus: Goodbye, silicon? On the way to new electronic materials with metal-organic networks

Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz (Germany) together with scientists from Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgaria) and Madrid (Spain) have now developed and characterized a novel, metal-organic material which displays electrical properties mimicking those of highly crystalline silicon. The material which can easily be fabricated at room temperature could serve as a replacement for expensive conventional inorganic materials used in optoelectronics.

Silicon, a so called semiconductor, is currently widely employed for the development of components such as solar cells, LEDs or computer chips. High purity...

Im Focus: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Natürlich intelligent

19.10.2018 | Veranstaltungen

Rettungsdienst und Feuerwehr - Beschaffung von Rettungsdienstfahrzeugen, -Geräten und -Material

18.10.2018 | Veranstaltungen

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Entzündungsprozesse beeinträchtigen Nervenregeneration im Alter

19.10.2018 | Biowissenschaften Chemie

Auf dem Weg zu maßgeschneiderten Naturstoffen

19.10.2018 | Biowissenschaften Chemie

Magnetische Sensoren ermöglichen richtungsabhängige Temperaturmessung

19.10.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics