Geochemie

Der Schwerpunkt der Arbeitsgruppe Geochemie ist die Erforschung des Metallkreislauf in der tiefen Erde und in oberflächennahen Systemen auf unterschiedlichen Größen- und Zeitskalen. Unsere Forschungsgebiete umfassen magmatische Prozesse auf der Erde und anderen Planeten, die Bildung von metallischen Erzlagerstätten, die biogeochemische- und Redoxentwicklung der frühen Erde sowie den Zusammenhang zwischen Umwelt- und Klimaveränderungen im Phanerozoikum und deren Auswirkungen auf mikrobielle Habitate. Bei der Bearbeitung dieser Themen arbeiten wir mit vielen anderen geowissenschaftlichen Disziplinen, wie Geologie, Petrologie, Sedimentologie und Bodenwissenschaften, sowie mit der Mikrobiologie, zusammen.

Forschungsgegenstand und Methodik

Wir sind auf die Entwicklung und Anwendung neuer Protokolle zur Analyse der stabilen Isotopenzusammensetzung von Metallen in diversen Geomaterialien spezialisiert. Insbesondere können wir viele stabile Isotopensysteme nicht nur aus der Lösung, sondern auch in situ per Laserablation, mit hoher Präzision messen.

In situ Anwendungen beinhalten z.B. die stabilen Isotope von Lithium, Magnesium, Schwefel, Eisen, Kupfer, Molybdän, Antimon und Zinn, was es uns ermöglicht, z. B. zonierte Minerale oder Schmelzeinschlüsse mit hoher räumlicher Auflösung zu analysieren. Für diese Analysen verwenden wir ein Femtosekunden-Laser-Ablationssystem, das mit MC-ICP-MS (Multi-Kollektor-Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) gekoppelt ist. Der Femtosekundenlaser ermöglicht die Ablation von Geomaterialien mit nur geringer thermischer Wechselwirkung mit der Probe und eignet sich somit hervorragend für die Analyse stabiler Isotope. Es ermöglicht auch die Messung von Spurenelementzusammensetzungen in Flüssigkeitseinschlüssen. Diese Methoden werden beispielsweise angewendet, um diffusions-bedingte Isotopenfraktionierung zu untersuchen, mit deren Hilfe (zusammen mit anderen petrologisch-geochemischen Methoden und Modellierungsansätzen) die Zeitskalen von Prozessen in magmatischen Systemen quantifiziert und somit die Aufstiegsraten von Magmen bestimmt werden können. Eine weitere Anwendung besteht in der Nutzung stabiler Isotope, um die Mechanismen und Bedingungen der Metallmobilisierung, des Transports und der Ausfällung zu verstehen, die zur Bildung von Erzvorkommen führen.

In lösungsgeochemischen Fragestellungen sind wir auf die Isotopenanalysen von nicht-traditionellen, redox-sensitiven und bio-essentiellen Elementen wie z.B. Fe, U, Sb, Mo, spezialisiert. In Zusammenarbeit mit Geologen und Biogeowissenschaftlern untersuchen wir stabile Isotopensignaturen von Sedimentarchiven (deren Alter vom Archaikum bis zum Holozän reicht), um die Verbindung zwischen Umwelt- und dramatischen Klimaveränderungen, die beispielsweise auch durch erhöhte Vulkanaktivität verursacht werden können, auf lokaler und globaler Ebene zu verstehen. Des Weiteren untersuchen wir den direkten Einfluss und die Folgen dieser drastischen Umweltänderungen auf Lebensräume innerhalb verschiedenster Erdzeitalter.

Equipment Abteilung Mineralogie