Jahresbericht 2018-2019

Metallisotope (z. B. Cu, Hg, Sb) dienen als mo- derne geochemische Werkzeuge, welche auch bei der Untersuchung der Verwitterung von Erz- mineralen Anwendung finden. In ausgewählten, sehr gut erforschten Systemen kann man die isotopischen Signaturen der Metalle verstehen, obwohl es zu diesen Isotopen nur wenige experi- mentelle Laborarbeiten gibt. Mithilfe von Proben aus der Cu-Hg-Lagerstätte Rudňany wurde die Verwitterung der Minerale der Tetraedrit-Tennantit-Reihe mit geochemischen und isotopischen Methoden untersucht. Die Aus- wertung der Cu-Isotopendaten zeigen aktive Re- doxzyklen von Cu, an denen sich die Minerale Tetraedrit, Covellit, Kupfer und Malachit beteiligen. Die experimentellen Arbeiten, die in meiner Grup- pe durchgeführt worden sind, fließen in die Inter- Isotopische Einblicke in die Verwitterung von Erzmineralen Abb. 2. Links: BSE Aufnahme vom W- haltigen Hämatit, mit nadeligen Kristallen der Bi-Sulfosalze in der Mitte der Hämatit- Aggregate. Rechts: HR-TEM Aufnahme vom W-haltigen Rutil, ohne Heterogenitäten. Erzlagerstätten sind abbauwürdig, weil dort die Konzentrationen häufiger und weniger häufiger Elemente den krustalen Durchschnitt deutlich überschreiten. Viele Lagerstätten sind räumlich und genetisch mit sauren bis intermediären Ge- steinen verbunden und aus verschiedenen Flui- den entstanden, die aus Wasser, Dampf oder geschmolzenen Salzen bestehen und erhöhte Metallkonzentrationen aufweisen. Viele der erz- bildenden Prozesse wurden bereits gut erforscht, wobei sehr häufig die Frage wie die Metalle in die Magmen kommen unbeantwortet bleibt. Aus die- sem Grund untersuchen wir die in den Sedimen- ten verbreiteten Minerale, die die seltenen Ele- mente in die Kruste transportieren können. In der letzten Studie wurde der Einbau von Wolfram in Minerale als Träger für weniger häufige Elemente in den Sedimenten und Gesteinen die Minerale Hämatit und Rutil untersucht. Die Kombination aus spektroskopischen (EXAFS) und mikroskopischen (HR-TEM) Verfahren hat gezeigt, dass Wolfram in Rutil in Form einer ho- mogenen Phase eingebaut wird. Im Hämatit hin- gegen, zeigt sich ein komplett anderes Bild. Hier bestehen die Wolfram-reichen Bereiche aus ori- entierten Verwachsungen von Hämatit, Magnetit und Ferberit. Man könnte deshalb vermuten, dass die Ti-Oxide (Leukoxen) als effiziente Trä- ger von Wolfram zu dessen Anreicherung in Sedi- menten und späteren Magmen beitragen, wäh- renddessen die Fe-Oxide (Ferrihydrit) eine ähnli- che Rolle nur dann spielen können, wenn diese über Redoxzyklen transformiert werden. FORSCHUNG — 125 pretationen dieses natürlichen Systems ein. Die Schwefelisotope zeigen keine starke Fraktionie- rung, was eine aktive Beteiligung von Mikroorga- nismen an den Verwitterungsprozessen aus- schließt. Auf der anderen Seite hat sich die Quecksilberisotopen-Signatur deutlich verändert und kann mit der Verdampfung dieses Elemen- tes aus der Verwitterungszone erklärt werden. Die Isotope liefern Hinweise auf temporäre Pha- sen oder Prozesse, deren Spuren nicht mehr mi- neralogisch nachweisbar sind, und stellen des- wegen ein sehr wichtiges, zu den klassischen mineralogischen Methoden komplementäres, Werkzeug dar. In einem neuen DFG-Projekt arbei- ten wir zurzeit mit den Isotopen des Elementes Antimon und erwarten dadurch auch neue Ein- blicke in die Geochemie dieses Elementes.