Detailseite
Projekt
Alterationsmechanismen von basaltischen und rhyolitischen Gläsern unter Berücksichtigung derLösungschemie und passivierender Eigenschaften von Palagonit - eine Fallstudie an den ICDP Bohrungen in Hawaii und Snake River Plain
Antragsteller
Professor Dr. Harald Behrens
Fachliche Zuordnung
Paläontologie
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Förderung
Förderung von 2012 bis 2015
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 215411906
Vulkanische Gläser sind thermodynamisch instabil, reagieren leicht mit wässrigen Lösungen und setzen dabei große Elementmengen frei. Der Umfang der Glaskorrosion ist von der Temperatur, Lösungschemie (pH, Art und Menge der gelösten Ionen), mikrobieller Besiedlung vom Glas bzw. Palagonit und der Art des Glasalterationsmechanismus abhängig. Lagen sekundärer Phasen auf basaltischen und rhyolitischen Gläsern kommen in vulkanischen Gesteinen verbreitet vor und können eine Diffusionsbarriere darstellen, die die Glasalteration verlangsamt. Eine starke Glasalteration ist für die ICDP Bohrkerne aus Hawaii und die Snake River Plain festzustellen. Bei den Proben vom Snake River Plain werden hohe Anteile von Glaskomponenten durch Lösungen abgeführt und dadurch die Palagonitbildung behindert. Für Bohrkerne aus Hawaii wurden Anzeichen einer durch Mikroben bedingten kongruenten Auflösung von Glas und Wiederausfällung an einer sich nach innen verschiebenden Reaktionsfront aus Palagonit erhalten. Hohlräume im Bereich von Mikrotunneln zwischen dem Glas und dem Palagonit können den Lösungsaustausch und damit die Glasalteration begünstigen.In Modellberechnungen können grundsätzliche Unterschiede zum Verlauf der Glaskorrosion erwartet werden, je nachdem ob ein Diffusions- oder Grenzflächen-kontrollierter Prozess eingesetzt wird. Hauptziel unserer Arbeiten ist daher die Bestimmung der relevanten Mechanismen der Glasalteration. Zur Erreichung dieses Ziels werden zum einen Untersuchungen an Bohrproben beider Lokalitäten (Aufgabe 1a-c) und zum anderen experimentelle Simulationen der Glaskorrosion im Labor durchgeführt (Aufgabe 2). Im einzelnen sind folgende Arbeiten geplant: 1a) Identifizierung, Visualisierung und quantitative Beschreibung von Hohlräumen zwischen dem Glas und Palagonit. Hier sind Experimente mit Einpressung einer geschmolzenen Legierung und anschließende tomographische Untersuchung von Abschnitten dieser Proben geplant. 1b) Identifizierung mikrobieller Morphologien an Glasoberflächen unter Einsatz verschiedener mikroskopischer Techniken. 1c) Geochemische Untersuchung von Dünnschliffen entlang von Transekten, um die treibende Kraft der Alteration zu identifizieren. Biotische Effekte werden dabei von abiotischen getrennt.2) Systematische Untersuchung der Entstehungsbedingungen positiver Oberflächenladung von drei synthetischen Gläsern (Basalt, stark K-haltiger Basalt, Rhyolit), die für die beiden Bohrplätze relevant sind. Die Entstehung positiver Oberflächenladung wird als Hauptfaktor für die Sorption von Bakterien an Oberflächen gesehen und ist damit wichtig für die Bioalteration von Glas. Die Kombination von 1) und 2) soll Vorhersagen zur Bioalteration von Gläsern verlässlicher machen. Wir erwarten von den Untersuchungen detaillierte Angaben zu den vorherrschen Glasalterationsmechanismen unter Einbezug mikrobiologischer Faktoren, die generelle Bedeutung für das Verständnis natürlicher Glasalteration haben.
DFG-Verfahren
Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
