Hoch- ortsaufgelöste in-situ Isotopen- und Spurenelement-Stratigraphie an chemischen Sedimenten mittels UV-Femtosekunden Laser Ablation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Fein gebänderte chemische Sedimente werden aus Meerwasser ausgefällt und stellen ein Archiv mit reichhaltigen geochemischen Informationen über die zeitliche Entwicklung ihrer Umwelt dar. Das volle Potenzial dieser Informationen war jedoch bisher nicht extrahierbar, weil die feinen Bänder im Mikrometerbereich variieren, was die erreichbare Zeitauflösung stark begrenzt hat. In diesem Vorhaben wird mit einem neuen Verfahren in der ortsaufgelösten Analytik die zeitliche Entwicklung von zwei Arten chemischer Sedimente aus zwei Epochen der Erdgeschichte (junge ozeanische Fe-Mn Ablagerungen und präkambrische gebänderte Eisenformationen) in Bezug auf ihre Fe und Si Isotopenverhältnisse im Mikrometerbereich untersucht werden. Die neue Technologie basiert auf Femtosekunden-Lasertechnologie gekoppelt an ICP-Multikollektor Massenspektrometrie. Die im Vergleich zu konventioneller Laser Ablation mit ca. 500000 Mal kürzere Pulslänge zeigt eine stark verminderte Matrixabhängigkeit, erhebliche Verbesserungen in der erreichbaren Empfindlichkeit und Präzision sowie der lateralen Auflösung der Isotopenverhältnismessungen. Zudem ermöglicht die Technik erstmals eine systematische Studie der Isotopenfraktionierung der Hauptelemente in-situ an Festkörpern. Die Fe und Si isotopenstratigraphischen Untersuchungen der sollen Aufschluss über chemische Prozesse, Redoxverhältnisse und Quellen der sedimentbildenen Metalle geben. Die Messungen der Fe-Isotopenverhältnisse erreichen die erforderliche Präzision und Genauigkeit. Kleinräumige Variationen in der Isotopenzusammensetzung der untersuchten Eisenoxide und Eisensulfiden in BIFs weisen auf diagenetische Prozesse hin, die zur Zonierung der Mineralphasen führte. Die in diesem Projekt für Fe Isotope entwickelte Methode wurde auch auf das Si-Isotopensystem angewandt. Die ersten Resultate zeigen deutliche zeitliche Variationen in den Chert Lagen. Die Kombination von Fe und Si Isotopenverhältnisse soll den Zusammenhang zwischen dem Fe und dem Si Kreislauf klären, um die Genese von BIFs besser verstehen zu können. Fe Isotopenverhältnisbestimmungen in einer Fe-Mn Kruste aus dem Pazifik deutet auf konstante Bildungsbedingungen und Fe Quellen über einen langen Zeitraum hin. Die Datierung von Mangankrusten konnte erfolgreich mittels des 230Th/232Th Verhältnisses durchgeführt werden. Weiterführende Analysen der Fe-Isotopie und Datierungen von Fe-Mn Krusten des Atlantiks sind notwendig um den in der Literatur diskutieren Verlauf der Fe–Isotopie in den letzten 5 Million Jahren zu beschreiben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2005) 196 nm femtosecond laser ablation: Applications to trace element and radiogenic isotope ratio determinations. Geochimica et Cosmochimica Acta 69 (10) Suppl., A54, Goldschmidt conference
Horn, I. & von Blanckenburg, F.
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(2005) In situ Fe determination of minerals from banded iron formations using laser ablation. Schriftreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften 39, GeoErlangen 2005
Steinhoefel, G., Horn, I. & von Blanckenburg, F.
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(2005) In situ- Fe isotope determination using femtosecond LA-MC-ICP-MS. Geochimica et Cosmochimica Acta 69 (10) Suppl., A374, Goldschmidt conference
Steinhoefel, G., Horn, I., Schoenberg, R. & von Blanckenburg, F.
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(2006) 196 nm fs-LA-MC-ICP-MS: Is this the end to all of our problems? 8th European Workshop on Laser Ablation
Steinhoefel, G., Horn, I. & von Blanckenburg, F.
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(2006) Advancement in laser ablation: 196nm fs-LA-MC-ICP-MS applied to U-Pb dating and stable Fe isotopes. Beiheft zum European Journal of Mineralogy 18 (1), DMG conference
Steinhoefel, G., Horn, I., von Blanckenburg, F.
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(2006) Comment on "Analysis of Fe isotopes in sulfides and iron meteorites by laser ablation high-mass resolution multi-collector-ICP mass spectrometry" by J. Kosler, R.B. Pedersen, C. Kruber and P.J. Sylvester. Journal of Analytical Atomic Spectrometry 21 (2), 211-213
Horn, I., Schoenberg, R. & von Blanckenburg, F.
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(2006) Fe and Si isotopic composition of banded iron formation determined by femtosecond laser ablation. Fall AGU 2006 conference
Steinhoefel, G., Horn, I., von Blanckenburg, F. & Chmeleff, J.
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(2006) In situ iron isotope ratio determination using UV-femtosecond laser ablation with application to hydrothermal ore formation processes. Geochimica et Cosmochimica Acta 70, 3677-3688
Horn, I., von Blanckenburg, F., Schoenberg, R., Steinhoefel, G. & Markl, G.
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(2006) Tracing hydrothermal ore formation processes with in situ iron isotope ratio dermination by femtosecond LA-MC-ICP-MS. Beiheft zum European Journal of Mineralogy 18 (1), DMG conference
Horn, I., von Blanckenburg, F., Schoenberg, R., Steinhoefel, G. & Markl, G.
