Die Isotopenfraktionierung von Antimon und Thermodynamik der oxidativen Verwitterung der Stibniterze

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Marina Lazarov; Professor Dr. Juraj Majzlan, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422759556

Das Element Antimon gelangt im anthropogenen Stoffkreislauf hauptsächlich über die oxidative Verwitterung von Stibnit, dem häufigsten Antimon-Mineral in die Umwelt. Stibnit wandelt sich in natürlichen Aufschlüssen und Bergbauabfällen über eine Sequenz von Sulfoxiden, Oxiden und Hydroxiden mit gemischter Sb-Wertigkeit (Sb3+/Sb5+) und Sb5+-Oxiden mit anderen Kationen zum Endprodukt Tripuhyit (FeSbO4) um. Der Mineralbestand ist ein Maß für den Fortschritt des Verwitterungsprozesses. Im Rahmen des beantragten Projektes werden wir den Prozess der oxidativen Verwitterung der Antimonerze mit zwei neuartigen Methoden angehen: Zum einen soll das Isotopenverhältnis von Antimon in den Bergbauabfällen, die Stibnit und dessen Verwitterungsprodukte enthalten, detailliert untersucht werden. Zum anderen soll die Löslichkeit von Sb-Pyrochlor im thermodynamischen Gleichgewicht ermittelt werden. Hierzu wird zunächst die MC-ICP-MS Methode sowohl an Lösungen als auch an Feststoffen (mit Laser-Ablation) für die quantitative analytische Messung der Antimon-Isotope weiter entwickelt. Anschließend wird das Verfahren auf ein bereits detailliert untersuchtes Modellsystem (Bergbauabfälle mit Stibnit) angewendet, um die Veränderung der Antimonisotopenverhältnisse mit dem Mineralbestand und dem Oxidationszustand (Wertigkeit) des Antimons bei fortschreitender Verwitterung zu korrelieren. Ergänzend werden thermodynamische (kalorimetrische) Untersuchungen zur Ermittlung der Löslichkeit von Sb-Pyrochloren durchgeführt. Abschließend sollen die aus den thermodynamischen Gleichgewichtsberechnungen resultierenden Modelle den Ergebnissen der Analysen der kontaminierten Wässern gegenübergestellt werden. Das Gesamtziel der Arbeit ist das bessere Verständnis der Eigenschaften von Antimon im oxidierenden Millieu.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Professor Dr. Stefan Weyer, Ph.D.