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Strukturelle Entwicklung und Geochronologie des Altkristallins Ostkretas

Das Altkristallin Ostkretas stellt eine Besonderheit im kretischen Deckenstapel dar. Im Zuge der alpidischen Subduktion wurde es auf lediglich ca. 300 Grad C aufgeheizt, so dass die alpidische Deformation auf diskrete Scherzonen beschränkt ist. Infolgedessen ist das präalpidische strukturelle Inventar im Altkristallin noch weitgehend vorhanden. Detaillierte strukturelle und mikrogefügekundliche Untersuchungen der Altkristallineinheiten (Gneise, Glimmerschiefer, Amphibolite etc.) sollen dazu beitragen, die bisher kaum verstandene präalpidische Kinematik sowie die beteiligten Deformationsmechanismen und -bedingungen zu entschlüsseln. Erste U-Th-Pb-Datierungen von Monaziten mit der EMP-Methode belegen, dass die präalpidische Metamorphose im Perm stattgefunden haben muß. Weitere geochronologische Untersuchungen sollen helfen, die noch fehlenden Zeitmarken im Altkristallin festzulegen. Konventionelle U-Pb-Datierungen von Monazit und Zirkon werden es erlauben, das Alter der präalpidischen Metamorphose erstmals sehr exakt zu datieren. Darüber hinaus sollte sich mit dieser Methode auch das Protolithalter zweier neu aufgefundener Orthogneiskomplexe bestimmen lassen. Im Hinblick auf eine ICDP-Bohrung in der Mesara-Ebene Mittelkretas kommt der Untersuchung des Altkristallins keine unbedeutende Rolle zu, da nicht ausgeschlossen werden kann, dass Altkristallin auch von der Bohrung angetroffen werden wird.

Biogeochemie von Spurenmetallen und deren Isotopen im äquatorialen pazifischen Ozean und deren Wechselwirkungen mit der Bioproduktivität, Vorhaben: Konzentrationen und Speziierung von gelösten Spurenmetallen im äquatorialen Pazifik

Reaktionen in Metalloberflaechen

Alle unedlen Gebrauchsmetalle, wie Aluminium, Eisen und Zirkon, bilden bei der Reaktion mit Gasen oder waessrigen Medien mehr oder minder festhaftende Grenzschichten, welche den Angriff der korrodierenden Agenzien stark hemmen. Die Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit haengt von einer Reihe von Faktoren ab: Temperatur, Dicke und Haftung der Schicht, Diffusionsgeschwindigkeit der Agenzien, z.B. des Sauerstoffs, und der Metallkationen, etc. Die Haftung der Schicht und die Beweglichkeit der Reaktionspartner haengt wesentlich von der Konzentration von Fremdelementen in dem Matrixmetall und in der Schicht ab. Sowohl dieser Einfluss als auch die Abhaengigkeit des Konzentrationsverhaeltnisses der Fremdelemente in der Schicht und der Matrix von den Reaktionsbedingungen soll untersucht werden. Neben der allgemeinen, leicht erkennbaren technischen Bedeutung sind diese Arbeiten auch fuer die Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen von erheblichem Interesse. Wasserstoff bewirkt in vielen Metallen eine Versproedung, welche zu erhoehter Anfaelligkeit des Probestueckes gegen Korrosion und Bruch fuehrt. Generell sind zwei Wege fuer die Aufnahme des Wasserstoffs offen: a) Zersetzung von Wasser an der Oberflaeche und anschliessende Diffusion des Wasserstoffs durch die schuetzende Oxidschicht, b) Zersetzung des Wassers und Aufnahme des Wasserstoffs unmittelbar an der Metalloberflaeche, welche in Ritzen oder nicht festhaftenden Teilen der Schicht fuer einen direkten Kontakt mit der Loesung zugaenglich ist. Beide Wege sollen untersucht werden.

Diffusion von Tritium

Wasserstoff zeigt im Vergleich zu anderen Elementen eine sehr hohe Beweglichkeit in Metallen. Allerdings werden bei der Bestimmung der Diffusionskoeffizienten oftmals erhebliche systematische Fehler beobachtet. So weichen die von verschiedenen Arbeitsgruppen fuer die Wanderung von Wasserstoff in Zirkon bestimmte Diffusionskoeffizienten im mittleren Temperaturbereich von 200 - 600 Grad C bis zu etwa zwei Groessenordnungen voneinander ab. Es schien moeglich, dass diese Abweichungen auf den Einfluss sauerstoffhaltiger Oberflaechenschichten zurueckzufuehren sind, da der Wasserstoff bei allen bisherigen Untersuchungen durch mindestens eine solche Schicht hindurchdiffundieren musste. Die Diffusionskoeffizienten fuer Tritium in diesen Oberflaechenschichten sind im Vergleich zur Beweglichkeit im Metall um mehr als sieben Groessenordnungen kleiner, so dass bereits duenne Schichten eine erhebliche Verzoegerung in der Diffusion bewirken koennen. Es wurde deshalb eine neue Methode entwickelt, bei der die Diffusion in den Oberflaechenschichten vermieden wird. Ausserdem wurde der Einfluss der Sauerstoff-Konzentration auf die Beweglichkeit von Tritium in Zircaloy bestimmt. Diese Arbeiten, welche auch fuer die Kernbrennstoff-Wiederaufbereitung von erheblicher Bedeutung sind, werden fortgesetzt. Im Vordergrund stehen dabei die Untersuchungen ueber den Einfluss von Fremdstoffen und Strahlenschaeden auf die Tritium-Diffusion in Zirkon und Zirkon-Legierungen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung, Teilprojekt: Selten-Metall Anreicherung in magmatischen Karbonatit-Systemen: Teil A:.Zeitlich aufgelöstes Verständnis der magmatischen Entwicklung und Anreicherungs-Prozesse durch Hoch-Präzisions- Datierung und Einschluss-Studien

Trotz intesiver Untersuchungen an Karbonatiten und assozierten Gesteinen (ultrabasisch, basisch, alkalin) durch verschiedene geologische Untersuchungsmethoden und Disziplinen ist ihre Genese und Evolution immer noch nicht verstanden. Mehr noch, es gibt keinen Konsens, was die kritischen Voraussetzungen und Prozesse sind, die zur Mobilisierung, zur Metall-Anreicherung und Erz-Bildung führen. Hiermit schlagen wir eine Studie vor, die petrologische, geochemische, geochronologische und auch experimentelle Untersuchungen kombiniert, um die frühesten Metallanreicherungs-Prozesse in magmatischen Karbonatiten und assozierten Gesteinen zu verstehen. Der Hauptfokus liegt darin, die Zusammensetzung der primären magmatischen Schmelzen zu untersuchen und ihre Veränderung mit der Zeit zu verstehen. Dies wollen wir erreichen, indem wir mehrere ultrabasisch-basisch-alkaline-karbonatititsche Komplexe (UBAK) der Kola-Halbinsel untersuchen, die eine klassische und gut untersuchte Region dieser Gesteinen darstellt. Insbesondere wollen wir Antwort auf folgende Fragestellungen finden:1) Die Entwicklung mit der Zeit, a) innerhalb der Kola-Halbinsel (gibt es eine zeitabhängige Intrusionsrichtung, durch einen plume ausgelöst?), b) innerhalb ausgewählter Karbonatit-Massive (gibt es einen Altersunterschied zwischen den frühesten und späten Schmelzen?). Wir werden dafür hoch-präzise Datierung an frühen Gesteinen (z.B. durch Datierung von Perovskiten aus Pyroxeniten) und an späten Schmelzen (z.B. Datierung von Baddeleit und Zirkon aus Phoskoriten und Karbonatiten) durchführen.2) Wie war die Zusammensetzung der frühen Schmelzen, die heute nur noch in Einschlüssen von Kumulat-Mineralen vorhanden sind? Untersuchungen an Einschlüssen von sehr früh gebildeten Mineralen (Perowskit, Olivin, Pyroxen) werden uns die chemische Zusammensetzung dieser Schmelzen und deren Bedingungen (P, T, X, fO2) liefern.3) Geochemische Entwicklung der Gesteine und Minerale: welche Minerale (bzw. deren verschiedene Generationen) konzentrieren SEE, Nb und andere potentielle Erz-Elemente? Welche Rolle spielen Kumulate für Fraktionierungs- und Anreicherungs-Prozesse? Wir werden Kathodolumineszenz an Dünnschliffen anwenden, um verschiedene Mineralgenerationen zu erkennen, aber auch Mineralchemie (LA-ICP-MS), Isotopen (Sr, Nd, Pb) für ausgewählte Minerale (z.B. Karbonate, Apatite, Perowskite).Die frühesten Gesteine (Olivinite, Pyroxenite) enthalten häufig Perowskit und werden als Kumulate interpretiert. Das Studium der Schmelzeinschlüsse der Perowskite wird uns die Zusammensetung der Schmelzen liefern, aus denen sie gebildet wurden. Diese Information hilft uns, die an Perowskiten bestimmten Alter diesen Schmelzen zuzuordnen. Andererseits werden geochemische Untersuchungen an früh gebildeten (Olivinite, Pyroxenite) und spät gebildeten Gesteinen (Phoskorite, Karbonatite) die Rolle von Fraktionierungen, Mischungen und Entmischungen für Erzanreicherungs-Prozesse in Schmelzen im Laufe der Zeit aufzeigen.

Energiereduktion für Sichere Batteriefertigung durch Innovative Vernetzung von Informations- und Fertigungstechnologien, TP5: Strömungstechnische und Funktionale Eigenschaften der 3-D gefertigten Funktionseinheit

Metallsalzextraktion

Die Metallsalzextraktion hat ihre industrielle Profilierung in den 40iger Jahren bei der Uranextraktion erlebt. Im weiteren erstreckte sich die Anwendung auf teure Metalle, wie Vanadium, Zirkon, Hafnium, Niob und Tantal. Erst in den 60iger Jahren gelang der Durchbruch mit der Gewinnung von Kupfer aus sehr verduennten Laugen. Heute wird diese Trennoperation grob gesagt fuer das halbe Periodensystem verwendet. Im Zuge von Umweltschutzerwaegungen werden auch immer billigere Metalle, wie z.B. Zink, Arsen, damit behandelt. Der Wert- bzw. Schadmetallgehalt im Abwasser liegt bei dieser Methode i.a. zwischen 0,5 und 20 g/l. Das Ziel dieser Unit Operation ist dabei entweder eine Reinigung eines Elektrolyten von Begleitelementen oder eine Aufkonzentrierung, die eine Weiterbearbeitung oekonomischer werden laesst, sowie die Umwandlung einer Spezies in eine einfacher gewinnbare Form. Aktuelle Probleme, die von uns zur Zeit behandelt werden, ist die Abtrennung des Schadstoffes Arsen aus einem Kupferelektrolyten, eine analoge Gewinnung eines Wertmetalls aus einem Zinkelektrolyten, eine Rueckfuehrung von Nickel, Zink etc. aus Spuelwaessern in der Galvanoindustrie, eine selektive Trennung der Edelmetalle Silber, Kupfer und Polladium sowie eine Aufarbeitung von Nickel aus einer chemischen Reize.

Technologiedemonstration des dünnwandigen und gewichtsreduzierten Eisen- und Stahlguss im Niederdruckgießverfahren mit anorganisch gebundenen Formstoffen, Teilvorhaben: Formstoffentwicklung Anorganik 3D-Druck

Laser ablation inductively coupled mass spectrometry of eudialyte to investigate the magmatic stability and elements distribution between eudialyte and peralkaline silica-undersaturated melts

Eudialyte and eudialyte-group minerals (EGM) are unique tracers of peralkaline silica-undersaturated melts. They receive global interest as potential resources for high-field-strength elements (HFSE) (e. g. Zr, Nb, Ta, and rare-earth elements; REE), i. e. critical materials for modern technologies. The main condition for magmatic crystallization of eudialyte and EGM is that the concentration of Zr in parental melt should reach the saturation level. Thus, the solubility of eudialyte was studied in the system at temperatures between 750 and 1000 °C and pressures of 100 and 200 MPa. Liquid phases in run products are eudialyte, parakeldyshite and albite. Eudialyte is stable between 750 and 900 °C, and decomposes to parakeldyshite between 900 and 1000°C. Eudialyte crystallization in dry peralkaline silica-undersaturated melt at 750 and -850 °C requires minimum 0.2-0.22 wt.% ZrO2 in the melt. In melts with high amounts of dissolved H2O the saturation level in within the same temperature interval is much higher, at 1.1-2.85 wt.% ZrO2. Thus, peralkaline melts should be dry to crystallize EGM at ZrO2 concentrations between 0.2 and 0.3 wt.%. LA-ICP-MS results show that REEs and HFSEs are strongly compatible with eudialyte as the eudialyte-melt distribution coefficients (D) vary from 2 to 90. Light REEs and especially La tend to have lower D values than heavy REEs. The data reflect that the concentrations of REEs and HFSEs in the eudialyte solid solution are mainly determined by the Zr concentrations in the melt: the lowest partition coefficients are observed in experiments with the highest eudialyte solubility, i.e., in experiments at high temperature and with H2O content This data report is the supplement to the publication (Nikolenko et al., 2024, in prep.). This study presents a combined experimental research, EPMA and LA ICP-MS studies. This document describes the LA-ICP-MS analytical methods, sample preparation and the in-situ LA-ICP-MS element composition of eudialyte and peralkaline silica-undersaturated melts. Eudialyte, which was used in experiments is a natural mineral, that had been collected from a pegmatite body on mount Eveslogchorr in the Khibina Massif, Kola Peninsula, Russia. Eudialyte crystals were crushed in a mortar and clear, inclusion-free fragments were hand-picked under a binocular. Three synthetic glasses with variable Na-Al molar ratios were prepared from finely ground mixtures of silica (p.a., Merck®), aluminium oxide (γ-phase, 99.97%, 3 μm powder, Alfa Aesar®), and sodiumcarbonate (anhydrous, p.a., Merck®). The glasses were synthesized by sintering starting mixtures in a platinum crucible first at 900 °C for 1 hour, then crushing of the sintered material and remelting it two or three times at 1100-1200 °C for about 2 hours, with intermediate quenching in cold water and grinding the crushed glass fragments to the grain size of less than 1 mm. Mixtures of the Khibina eudialyte and one of the synthetic glasses were ground in agate mortar to fine powders under acetone, dried at 100 °C for 2 hours, loaded into platinum capsules (outer and inner diameters 4.4 and 4.0 mm respectively) and welded shut. In some runs, distilled water (Merck, Suprapur®) was added to the starting charges before welding.

GEOSCRAPE zircon database

This database contains a compilation of published zircon geochronology, chemistry and isotope data. The database was created through automated web scraping of the Figshare data repository. Data included U-Pb and Pb-Pb dating, Lu-Hf isotopes, trace element and rare earth element chemistry and isotopes. Where available, metadata on the analytical method, lithology, sample description and sampling coordinates are included. All analyses include a citation and doi link to the original data hosted on Figshare. See metadata table for descriptions of table headers. See associated manuscript for web scraping code.

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