Lösung aktueller analytischer Probleme: Charakterisierung von Mineral-Standards für SIMS-Analytik zur Quantifizierung von Wasserstoff in Orthopyroxen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Esther Schmädicke
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281238608

Signifikante Spuren von Wasserstoff (vulgo Wasser) können in Form von Hydroxylgruppen in die Struktur sogenannter nominell wasserfreier Minerale eingebaut werden. Eingebaut in Minerale des Erdmantels, wie Pyroxen und Olivin, hat Wasser einen überproportional starken Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften des Mantels. Um die Mantelrheologie zu verstehen, müssen daher die in den Mineralen gespeicherte Wassermenge und deren Verteilung bekannt sein. Dazu werden quantitative Daten aus allen möglichen Mantelregionen benötigt. Allerdings beschränken sich die vorliegenden Daten fast ausschließlich auf Minerale des subkontinentalen Mantels. Nur ein begrenzter Datensatz existiert für ozeanische Peridotite, der durch die Arbeitsgruppe der Antragstellerin erstellt wurde. Dieser offensichtliche Fokus ist eindeutig durch die sehr variable Probenqualität bedingt - gut im Fall subkontinentaler Xenolithe und schlecht bis ungenügend im Fall subozeanscher und alpinotyper Mantelgesteine. Obwohl die Arbeitsgruppe der Antragstellerin erfolgreich die ersten Daten an ozenischen Peridotiten mittels Infrarot-Spektroskopie (die Standard-Methode) bestimmen konnte, ist die Gesamtzahl der untersuchten Proben dennoch sehr klein. Der Grund ist, dass in den meisten Proben die Mineralkörner überwiegend von zu schlechter Qualität für quantitative Messungen sind. Mit dem geplanten Projekt soll Sekundär-Ionen-Massenspektrometrie (SIMS) als Alternative zur Messung von Wasser in Proben schlechter Qualität getestet und angewendet werden. Orthopyroxen wird dabei im Fokus stehen, weil sich das Mineral als ausgezeichneter Indikator für Mantelwasser erwiesen hat. Die Anwendung von SIMS erfordert interne Mineral-Standards, deren Zusammensetzung sehr nahe am zu untersuchenden Mineral liegen muss. Die Hauptaufgabe des geplanten Projektes ist es daher, Orthopyroxene aus natürlichen Proben zu identifizieren, die als interne Referenz zur Wasserbestimmung mit SIMS geeignet sind. Diese Standards sollen dann für SIMS-Testmessungen an Orthopyroxenen aus ozeanischen und alpinotypen Peridotiten eingesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Roland Stalder; Professor Dr. Michael Wiedenbeck