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Schwerpunktprogramm (SPP) 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung, Teilprojekt: Ist metamorphe Zinn-Umverteilung ein essenzieller Prozess für die Bildung großer Zinnlagerstätten?

Bedeutende primäre Sn-Lagerstätten sind an geochemisch hoch-spezialisierte, unter reduzierenden Bedingungen gebildete S-Typ Granite gebunden. Zinnanreicherung erfolgt jedoch nicht nur durch fraktionierte Kristallisation und hydrothermale Umverteilung auf dem Platznahme-Niveau der Intrusion, sondern hängt auch vom Protolith und den Schmelzbedingungen, sowie vom Sn-Gehalt dieser Ausgangsgesteine an. Darüber hinaus kann prograd-metamorphe Umverteilung zu einer Anreicherung von Sn im Ausgangsgestein führen. Traditionell wird die metamorphe Mobilisierung von Sn als nicht wichtig betrachtet. Es gibt jedoch im Erzgebirge einzelne Skarne (z. B. Hämmerlein) und Quarz-Glimmer-Schiefer (z. Bsp. Bockau and Aue) mit Sn-reichen metamorphen Mineralen, die eindeutig älter sind als die lokalen variszischer Sn-spezifischen Granite, was beweist, dass Sn während der Metamorphose mobil war. Die Frage ist damit, inwieweit metamorphogene Sn-Anreicherung ein essentieller Schritt in der Anreicherung von Sn für die spätere Bildung magmatischer Sn Lagestätten ist. Dieses Projekt konzentriert sich auf die Sn-reichen Quarz-Glimmer-Schiefer (mit 200 bis zu lokal 5000 ppm Sn) mit an Quarzschlieren gebundener Sn-Vererzung (>1% Sn) aus dem Gebiet von Bockau. Wir untersuchen folgende Fragen: (i) Es gibt mehrere texturelle und strukturelle Typen von Kassiterit. Unter welchen P-T-d Bedingungen haben sich die unterschiedlichen Kassiterit-Typen gebildet? Die U-Pb Datierung der einzelnen Kassiterit-Typen erlaubt es, die Zeit und die Bedingungen der metamorphen Sn-Mobilisierung einzugrenzen. (ii) Welche Elemente wurden zusammen mit Sn mobilisiert. Dazu wird die chemische Zusammensetzung nicht vererzter und unterschiedlich intensiv vererzter Quarz-Glimmer-Schiefer miteinander verglichen. Die Isotopenzusammensetzung von Li, B, Sr, Nd and Pb wird verwendet, um einen geochemischen Fingerabdruck der Quelle der Erzelemente zu erhalten; (iii) Ändert sich der Stoffbestand der Fluide mit der Zeit? Wir verwenden dazu die chemische Zonierung von Biotit, Granat und Kassiterit. Von besonderem Interesse ist ob und wie die Fluidzusammensetzung einen Einfluss darauf hat ob Sn in Silikatminerale substituiert oder eigene Phasen bildet, da die Form in welcher Sn auftritt möglicherweise die Verteilung zwischen Mineral und Teilschmelze bei beginnendem Schmelzen der Ausgangsgesteine beeinträchtigen kann. Es gibt Beschreibungen von vergleichbaren stratiformen Sn Vererzungen (jedoch mit Sulfiden) in den entsprechenden tektonischen Einheiten in Polen und er Tschechischen Republik. Ein Vergleich der Vorkommen von Bockau mit den polnischen und tschechischen Vorkommen erlaubt eine Unterscheidung von Charakteristika die von allgemeiner Bedeutung sind und solchen die eher von lokaler Bedeutung sind. Eine Schlüsselfrage dieses Projektes ist ob die metamorphe Mobilisierung von Sn im prä-kollisionalen Akkretionskeil ein Prozess ist, der die Erz-Höffigkeit später daraus entwickelter S-Typ-Granite kontrolliert.

Aircraft measurements of single particle chemical composition over the Southern Baltic Sea during the BALTIC'15 campaign in 2015

During the BALTIC'15 campaign in August 2015 over the Southern Baltic Sea, measurements of chemical composition and vacuum-aerodynamic diameter of individual aerosol particles were conducted by the Aircraft-based laser ablation aerosol mass spectrometer (ALABAMA) operated by the Max Planck Institute for Chemistry (Particle Chemistry Department). Measurements were performed on board the Alfred Wegener Institute research aircraft Polar 5. Four research flights were conducted: - Scientific flight 1 (SF1) on August 26, 2015 - Scientific flight 2 (SF2) on August 28, 2015 - Scientific flight 3 (SF3) on August 28, 2015 - Scientific flight 5 (SF4) on August 30, 2015. The data set contains sampling time, location, identified particle types, and particle size (if available). For detailed information on data processing and particle type characterization, please refer to the publication by Zanatta et al. (2019) or contact the authors: Franziska Köllner (f.koellner@mpic.de) and Johannes Schneider (Johannes.schneider@mpic.de).

Grundwasserbeschaffenheit

Die chemische Zusammensetzung des Grundwassers wird stark beeinflusst von den Gesteinsschichten, die es durchströmt. Da das Grundwasser aus versickernden Niederschlägen entsteht, haben auch die Niederschlagswasserbeschaffenheit und die während der Bodenpassage vom Sickerwasser gelösten Stoffe Einfluss auf die Grundwasserbeschaffenheit. Vor allem die als Folge menschlicher Nutzungen der Erdoberfläche ins Sickerwasser gelangenden Stoffe, können in zu hohen Konzentrationen das Grundwasser als Trinkwasser ungenießbar machen. Der Zustand des Grundwassers wird deshalb landesweit regelmäßig überwacht.

Recycling von Kartuschen

Zielsetzung: Dicht- und Klebstoffkartuschen finden in sehr vielen Bereichen zunehmende Anwendung. Kartuschen sind eine vom Endnutzer sehr gut akzeptierte Verpackung und Verarbeitungshilfe der Produkte. Sie zeichnen sich einerseits durch eine hohe Homogenität des Kartuschenmaterials, vorwiegend hochwertiges Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), und andererseits durch eine extrem variable chemische Zusammensetzung der Inhaltsstoffe aus. In ersten Voruntersuchungen wurde festgestellt, dass etwa 90 % der gesammelten Kartuschen MS (modifizierte Silan-)Polymer , Acryl- und Silikon-haltige Restinhaltstoffe aufwiesen. Die restlichen 10 % beinhalten eine Vielzahl anderer Inhaltsstoffe (u. a. Bitumen, Polyurethan, Zement). Die Menge und der Zustand der in den Kartuschen verbliebenen Restinhaltstoffe variiert stark. Dichtstoffkartuschen werden als „nicht recyclingfähig“ eingestuft. Dies liegt an der sehr variablen Zusammensetzung der Inhaltsstoffe und deren Rückstände in der Kartusche, die bei der Kreislaufführung des HDPEs zu massiven Problemen führen (z. B. Silikonrückstände). Deshalb werden Kartuschen in Deutschland derzeit thermisch verwertet, in anderen europäischen Ländern auch deponiert. Marktanalysen gehen davon aus, dass in Deutschland jährlich 60- 70 Mio. Stück Kartuschen in Verkehr gebracht werden. In Europa fallen pro Jahr rund 45.000 t Kartuschenabfälle an. Aufgrund der hohen Mengen und des ungelösten Entsorgungsproblems sollen die Hersteller verstärkt in die Pflicht genommen werden. Für die Verwendung von Kunststoffen werden von der EU zwischenzeitlich Aufschläge von 800 €/t erhoben. Es ist absehbar, dass diese Aufschläge früher oder später an die Hersteller weitergereicht werden. Auf EU-Ebene wurden und werden auch Diskussionen über ein Verbot nicht-recyclingfähiger Kunststoffverpackungen geführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die Recyclingfähigkeit von Dicht- und Klebstoffkartuschen untersucht werden. Dies setzt zunächst ein effizientes Erfassungssystem voraus, das gleichermaßen beim Fachhandel, Handwerk und Sortieranlagen ansetzt und die gebrauchten Kartuschen als Monostrom separiert. Bei der Entwicklung des Recyclingprozesses sollen vorzugsweise mechanische und chemische, nachgeordnet thermische Verfahren betrachtet werden. Ziel ist die Kreislaufführung des hochwertigen HDPEs. Konkret: Aus gebrauchten Kartuschen neue Kartuschen produzieren. Wenn es gelingt HDPE in ausreichender Qualität zu gewinnen, existiert für das Rezyklat bereits ein Absatzmarkt.

Neuartiger Leichtbaustahl - Errichtung einer Produktionsanlage für Stahlbänder

Das Projekt wird an zwei Unternehmensstandorten durchgeführt: Eine neuartige Bandgießanlage zur Herstellung von Vorbändern wird in Peine errichtet. Dort sollen neue, hochfeste Stahlwerkstoffe mit hohem Mangan-, Silizium- und Aluminium-Gehalten hergestellt werden. In Salzgitter wird eine vorhandene Walzanlage zur Weiterverarbeitung der Vorbänder umgebaut. Bei der Herstellung von Leichtbaustählen sollen etwa 170 kg CO2 pro Tonne Warmband eingespart werden. Bezogen auf das Produktionsvolumen der geplanten Anlage (25.000 Tonnen) ergibt das eine CO2-Einsparung von 4.250 Tonnen pro Jahr. Darüber hinaus werden erhebliche Energieeinsparungspotenziale in der Stahl verarbeitenden Industrie erwartet. Beim Einsatz beispielsweise in Kraftfahrzeugen rechnen Experten mit einer Kraftstoffreduzierung von ca. 0,2 Liter / 100 km bzw. ca. 8 g CO2 / km. Das entspricht umgerechnet auf die produzierte Jahresmenge an Stahl etwa 8 Millionen Kraftstoff jährlich.

Umsatzraten und Herkunft von Lipiden in Ackerböden: Zeitlich aufgelöste strukturelle und isotopische Charakterisierung der Lipidfraktionen einer natürlich markierten Schwarzerde

Lipide haben wahrscheinlich große Bedeutung für die Stabilisierung organischer Substanz in Böden, sie wurden aber bisher mittels moderner strukturchemischer und isotopischer Methoden nur wenig untersucht. Durch die Kombination dieser Methoden sollen erstmals gleichzeitg Aussagen über Herkunft (Pflanzen, Bakterien, Pilze) und Umsatzraten (d13C) der Lipide auf molekularer Ebene ermöglichen. Der Nutzungswechsel von Roggen- (C3-) zu Mais-Monokultur (C4-Pflanze) markierte die zugeführte Biomasse strukturell und isotopisch. Die Nutzung von Rückstellproben ermöglicht eine über vier Jahrzehnte zeitlich aufgelöste Auswertung dieses landwirtschaftlichen Freilandversuchs. Die Lipide sollen mit einer Kombination moderner struktureller, spektroskopischer und isotopischer Analysetechniken der Bodenchemie, organischen Geochemie und Biochemie untersucht werden. Untersuchungen sollen an Gesamtböden und ausgewählten PartikelgrößenFraktionen erfolgen. Die Bodenlipide werden erstmalig über eine automatisierte sequentielle Flüssigkeitschromatographie in folgende Fraktionen getrennt: a) Aliphaten, b) Ketone/Alkohole, c) Fettsäuren, d) Aromaten, e) basische Lipide und f) hochpolare Biopolymere. Diese Fraktionen sollen anschließend strukturell identifiziert (13C NMR, GC-MS) und die Fraktionen a) bis c) gesamt- und komponentenspezifisch (GC-irmMS) d 13C-isotopisch charakterisiert werden.

Ammoniak-Reformierung mit elektrisch beheizten Katalysatorträgern beschichtet mit Biomasse-basierten Kohlenstoff-Materialien, AmmoCatCoat - Ammoniak-Reformierung mit elektrisch beheizten Katalysatorträgern beschichtet mit Biomasse-basierten Kohlenstoff-Materialien

Bestimmung von Gestalt, Struktur und Groesse sowie chemischer Zusammensetzung von Aerosolen und feinen Teilchen

Fuer die Beurteilung der Umweltbelastung ist es nicht nur notwendig, die gasfoermigen Schadstoffe der Luft, sondern auch die Gestalt, Struktur, Groesse und chemische Zusammensetzung ihrer Aerosole und feinen Teilchen zu kennen. Zum Einsatz gelangen Methoden der Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit einer Mikrosonde. Auf diese Art lassen sich auch noch spurenfoermige Belastungen nachweisen und gewisse Schluesse auf den Emittenten ziehen.

CRM-geothermal Database: Geoscientific and Geochemical Data on Geothermal Systems, with Emphasis on Fluids and Critical Raw Materials in Europe and Eastern Africa

The CRM-geothermal database was created within the Horizon Europe CRM-geothermal project (Grant Agreement No. 101058163) to support the assessment of geothermal systems as sources of both renewable energy and critical raw materials (CRMs). The primary purpose of data collection was to compile, harmonise, and make openly available geoscientific and geochemical data relevant to the occurrence, enrichment, and potential co-production of CRMs from geothermal environments in Europe and East Africa. The database integrates legacy data compiled from peer-reviewed literature, national geological and geothermal databases, and previous European research projects (notably REFLECT), together with new data generated by project partners through field sampling and laboratory analyses. Sampling campaigns targeted geothermal wells and surface manifestations in selected regions, including Türkiye, the East African Rift (Kenya, Tanzania, Malawi), Cornwall (UK), and Iceland. Laboratory analyses include major ion chemistry, trace and critical element concentrations, mineralogical composition, and gas data, determined using methods such as ICP-MS, XRF, and XRD. All records were harmonised using a unified metadata schema, standardised units, and consistent reporting formats. Quality control involved automated validation routines and manual expert review. Each record includes spatial coordinates, sampling context, analytical method, references, and a quality flag indicating data origin and traceability. The database is provided as a structured Excel file and contains interconnected datasets on geothermal wells, fluids, rocks, gases, and mineral precipitates. In total, the dataset comprises 9,773 records covering a wide range of geological settings, from volcanic and metamorphic systems to sedimentary basins. The CRM-geothermal database is FAIR-aligned, openly available, and intended for reuse in geothermal research, resource assessment, and studies on the sustainable co-production of geothermal energy and critical raw materials. Method: The CRM-geothermal database was compiled using a combined approach integrating literature-based data collection, database harmonisation, and new data generation through field sampling and laboratory analysis. Legacy data were collected from peer-reviewed scientific publications, national geological and geothermal databases, technical reports, and previous European research projects, with a particular emphasis on the REFLECT project. Relevant parameters were manually extracted, digitised where necessary, and cross-checked against original sources to ensure consistency and traceability. New data were generated within the CRM-geothermal project through targeted sampling campaigns at selected geothermal sites in Europe and Eastern Africa. Samples of geothermal fluids, rocks, gases, and mineral precipitates were collected from wells and surface manifestations following standard geochemical sampling protocols. Laboratory analyses were performed by project partner institutions using established analytical techniques, including inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) for trace and critical elements, X-ray fluorescence (XRF) for bulk chemical composition, and X-ray diffraction (XRD) for mineralogical characterisation. Gas compositions were determined using gas chromatography and noble gas mass spectrometry where applicable. Detection limits and analytical uncertainties follow laboratory-specific standards and are documented where available. All data were harmonised using a unified metadata schema. Units, parameter names, and reporting formats were standardised, and spatial information was converted to WGS 84 decimal degrees. Quality control was applied through automated validation scripts checking metadata completeness, coordinate validity, and numerical plausibility, followed by manual expert review to ensure scientific coherence and correct sample attribution. The final dataset was organised into interconnected thematic tables (wells, fluids, rocks, gases, and scales) and exported as a structured Excel file for dissemination. Each record includes references, analytical method information, and a quality flag indicating data origin and traceability. Technical Info: The CRM-geothermal data publication is provided as a structured multi-sheet Excel (XLSX) file representing a curated snapshot of the CRM-geothermal database at the time of publication. The dataset was generated through controlled export workflows following data validation and harmonisation. The Excel file contains separate worksheets for thematic data tables (wells, fluids, rocks, gases, and mineral precipitates). Each worksheet preserves unique identifiers, standardised metadata fields, and cross-references between related records, allowing the dataset to be used independently of any external system or software platform.

Aetiologie, Biokristallographie und Spurenelementgehalte von Sialolithen und Konkrementen im Mundbereich

Mineralisierte Plaque in Form von Zahnstein sowie Konkremente sind entscheidendeFaktoren bei der Entstehung von Parodonthopatien. Aufgrund klinischer Beobachtungen wurde ein spezieller Anamnesebogen entwickelt, um Korrelationen zwischen Bildungsparametern und Haeufigkeit der Zahnsteinentfernung, Speichelkonsistenz, Mundhygienegewohnheiten etc. und dem Grad der parodontalen Erkrankung aufzeigen zu koennen. Fuer Teilbereiche der Ergebnisse werden statistische Auswertungen durchgefuehrt. Elektronen- und phasenkontrastmikroskopische, roentgenographische, infrarotspektroskopische und chemische Untersuchungen zeigen charakteristische, gewohnheitsbedingte Unterschiede in der Zusammensetzung von menschlichen Zahn- und Speichelkonkrementen. Typisch sind geschlechts- und berufsspezifische Abweichungen bei umweltrelevanten Schwermetallen wie Pb, Cd, Cu und Zn. Besonderheiten hinsichtlich Menge, Konsistenz und Haerte von Zahnstein, sowie pH-Wert des Speichels ergeben sich bei Bergleuten.

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