Abschlussbericht des Graduiertenkollegs (pdf) - Zentrum für ...

Im Gegensatz zum magmatisch-pegmatisch-hydrothermalen Bildungsbereich sind die Lösungs-, Transportund
Fixierungsmechanismen von SEE-Mineralen unter oberflächennahen Bedingungen (niedrige Temperaturen
und Drucke) bislang kaum untersucht worden. Die Mobilität von SEE im sedimentären und diagenetischen
Bereich wird bisher als relativ gering angesehen. Neueste Vorkommen rezenter, oberflächennah
gebildeter SEE-Karbonate in Südost-Tunesien stellen derartig pauschale Aussagen allerdings in Frage. Die
SEE, zu denen neben Scandium und Yttrium die Gruppe der Lanthaniden gehört, besitzen z.T. ähnliche
Eigenschaften und Verbindungsformen wie die Actiniden, zu denen u.a. Uran und Thorium gehören. Deshalb
könnten neue Erkenntnisse über ihre Mobilität im Bereich der Hydro- und Biosphäre von Bedeutung
sein.
Probenmaterial von SEE-mineralführenden Sandsteinen wurde durch die Erdgasindustrie zur Verfügung
gestellt. An diesem Probenmaterial, das aus Tiefbohrungen des Norddeutschen Beckens stammt ( ” Rotliegend“-Material),
wurden bereits erste Untersuchungen durchgeführt. In der Vorbereitungsphase des
Projektes (Postdoktorandenstipendium Deutrich) wurde Herr Hartmann in sedimentpetrographische und
mineralchemische Untersuchungsverfahren eingeführt. Im einzelnen wurden folgende Arbeitsschritte durchgeführt:
• Bereitstellung von Literatur zur Rotliegend-Diagenese im Norddeutschen Becken
• Betreuung am Licht- und Rasterelektronenmikroskop
• Betreuung bei Probenpräparation für Röntgendiffraktometrie und Mikrosonde
An Sandsteinproben wurde Herr Hartmann mit charakteristischen Diagenese-Typen des Rotliegenden vertraut
gemacht. Dabei wurden sulphatische, karbonatische und silikatische Neubildungen, sowie Lösungs-,
Verdrängungs- und Alterationserscheinungen vorgestellt. Für Diagenesevorgänge verantwortliche Prozesse
wurden diskutiert und erste Versuche unternommen, paragenetische Abfolgen zu definieren. Weiterhin
wurden Untersuchungen durchgeführt zur Sandstein-Granulometrie, der Beschaffenheit des Porenraumes
sowie zum detritischen Mineralbestand, der im Fall von Vulkanitklasten und Schwermetallen Kationen (sehr
wahrscheinlich auch SEE) für diagenetische Neubildungen bereitstellen kann. Um eine erste petrographische
Datenbasis zu erhalten, wurde Herr Hartmann in die Methodik des point-count-Verfahrens eingeführt.
Außerdem wurden erste Proben für weitergehende Untersuchungen mittels Röntgendiffraktometrie, Mirkosonde
und Kathodenlumineszenz ausgewählt und teilweise bereits vorbereitet.
Nach bisherigem Untersuchungsstand sind die Gehalte von SEE-Karbonaten (Bastnaesite bzw. bastnaesitreiche
Mischkristalle) vermutlich sehr gering. Hierbei ist allerdings zu bedenken, daß mögliche SEEhaltige
Karbonatphasen auf optischem Wege nicht zweifelsfrei zu identifizieren sind. Bislang wurden folgende
Erscheinungsformen möglicherweise SEE-haltiger Karbonatphasen festgestellt:
• homogen verteilte, zwickelfüllende, hoch lichtbrechende Aggregate von max. 200 mm Durchmesser
(Volumenanteile am Gesamtgestein stets deutlich unter 1 %).
• Anreicherungen von feinsten kristallen (ca. 10 - 20 mm Durchmesser), die in Verwachsung mit Quarz
und Tonmineralpartikeln im intergranularen Porenraum auftreten (Volumenanteile im Bereich weniger
%).
• Außerdem treten Karbonatzemente mit Volumenanteilen bis über 15 % auf, die nach optischem Erscheinungsbild
als calcitisch-dolomitische Karbonate anzusprechen sind und eventuell geringe Gehalte
an SEE enthalten können.
Im Rahmen des Dissertationsprojektes wird ein rezentes Vorkommen authigener Seltener-Erd-Mineralien
in karbonatischen Strandsanden Südost-Tunesiens mit dem Auftreten von neugebildeten SEE-Karbonaten
in fossilen Sandsteinen des Perm aus Nordwest-Deutschland verglichen, mit dem Ziel die geochemischen
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