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Petrologie und Geochemie

Die Geochemie befasst sich mit dem stofflichen Aufbau, der Verteilung, der Stabilität und dem Kreislauf von chemischen Elementen und deren Isotopen in Mineralen, Gesteinen, Boden, Wasser, Atmosphäre und Biosphäre. Sie ist die naturwissenschaftliche Fachrichtung, die Geologie und Chemie verbindet.

In der modernen Geochemie ist eine Zweiteilung des Faches zu beobachten. Auf der einen Seite steht die Untersuchung metamorpher und magmatischer Gesteine, wobei das Hauptaugenmerk auf deren Spurenelementgehalten und (meist radiogenen) Isotopenverhältnissen liegt, mit dem Ziel, Aussagen über Alter (Geochronologie) und Bildungsbedingungen (Geothermobarometrie) machen zu können. Im Bereich der Rekonstruktion der frühesten Erdgeschichte gibt es hier Überschneidungen mit der Planetologie und der Kosmochemie. Auf der anderen Seite steht die Untersuchung von Sedimenten, Wässern, Böden, Lebewesen und der Luft, wobei die Untersuchung stabiler Isotope eine herausragende Rolle spielt. An diesem Ende des Spektrums der Geochemie bildet die Biogeochemie, also die Untersuchung des Einflusses von Organismen auf die Chemie der Erde, den Übergang zur Biochemie und zur Biologie.

 

Geochemie der Lithosphäre

Die Gehalte und die Verteilung von Elementen in einem Mineral geben Aufschluss über die Entstehungsgeschichte des Gesteins einschließlich der Druck- und Temperaturverhältnisse zur Zeit der Bildung (Geothermobarometrie). Viele Klassifikationen von Gesteinen beruhen auf geochemischen Daten. Beispiele hierfür sind die Unterteilung der Granite in S-Typ-Granite und I-Typ-Granite. Sehr oft werden die Konzentrationen der Lanthanide zur Bestimmung der Entstehungsbedingungen und zur Klassifikation von Gesteinen verwendet.

 

Geochemie der Hydrosphäre

Die Hydrogeochemie untersucht die Wasserqualität von Oberflächen- und Grundwasser, den Wasserkreislauf und die Wechselwirkungen von Wasser mit Mineralen.

 

Geochemie der Atmosphäre

Wichtige Themen der Atmosphärenchemie sind der Treibhauseffekt, die Luftverschmutzung durch Feinstaub und der saure Regen.

 

Isotopengeochemie

Stabile Isotope geben Auskunft über Bildungsbereiche, Verwitterungsprozesse und Transportprozesse von Gesteinen, Erzen und Wässern, radiogene Isotope ermöglichen eine Altersbestimmung von Mineralen und Gesteinen (Geochronologie).

 

Kosmochemie

Die Untersuchung von Meteoriten gibt Aufschluss über die Entstehung des Universums, des Sonnensystems und der Erde.

Der Forschungsschwerpunkt Geodynamik und Geochemie ist am Institut für Erdwissenschaften durch seine fachliche Breite charakterisiert und reicht von geodynamischen Prozessen, Tektonik, klassischer Strukturgeologie, Petrologie, Geochemie bis zur Mineralogie. Thematisch sind drei fachlich unterschiedliche Bereiche erkennbar:

Mineralogie und Petrologie

Mehrere Forschungsprojekte beschäftigen sich mit mineralogisch-kristallographischen als auch mineralogisch petrologischen Themen. Die Forschung im Bereich Mineralogie-Kristallographie liegt vor allem im Bereich der Charakterisierung von neuen Mineralarten, in der Verfeinerung von Kristallstrukturen mittels Röntgenmethoden und in der Bearbeitung von Mineralparagenesen. Mineralogisch-petrologische Schwerpunkte sind in einigen international eingebetteten Forschungsprojekten bzw. Programmen sichtbar. Zum einen handelt es sich hierbei um Projekte, die die Genese, Charakterisierung und Herkunftsbestimmung von Edelsteinen (besonders Korund) mittels Spurenelement- und spektroskopischer Muster untersuchen. Ein weiteres Projekt zielt auf die Bedeutung von H2O in wasserfreien Mineralen für metasomatische Prozesse im Erdmantel ab. Die Klassifikation und Entwicklung der „IMA Amphibole Nomenclatur and Classification“ erfolgt bereits seit Jahren an unserem Institut in Kooperation mit der International Mineralogical Association. Im Bereich der Lagerstättenforschung werden vor allem Genese und Vorkommen von Vererzungen von Platingruppenmineralen durchgeführt. Weiters sind mehrere mineralogisch orientierte Forschungsprojekte in Kooperation mit Industriepartnern (z.B. Feuerfestindustrie - RHI, Nanotechnologiezentrum Weiz, Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen, Swarovski) ein fester Bestandteil der Forschung innerhalb dieses Schwerpunktes.

Bilder oben: Korund mit Kristallstruktur. Die O-Atome bilden Schichten dichtester Packung, die in zwei Lagen übereinandergestapelt sind (ABAB..., hexagonal-dichteste Kugelpackung). Zwischen je zwei dieser Schichten befindet sich eine Aluminiumschicht C, in der jeder dritte Platz unbesetzt ist. Die Al-Atome einer Schicht bilden Sechsringe, deren Mittelpunkte unbesetzt sind. Die Al-Schichten können in drei Lagen auftreten. Diese werden nacheinander realisiert (Schichtenfolge A'B'C'A'B'C'...). Die Al-Atome sind oktaedrisch von sechs O-Atomen umgeben. Die O-Atome wären im Idealfall (kein Einfluß der Leerstellen in den Al-Schichten) trigonal prismatisch von vier Al-Atomen und zwei Leerstellen umgeben. Durch die durch die Leerstellen resultierende Verschiebung der Al-Atome entsteht eine verzerrt tetraedrische Koordination der O-Atome von vier Al-Atomen.

Univ.-Prof. Mag. Dr.rer.nat.

Christoph Hauzenberger

Institut für Erdwissenschaften
Telefon:+43 316 380 - 5542


nach Vereinbarung

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