Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

Abb. 4.13: Zr-, U- und Pb-Molalitäten im Fluid vor, während
und nach Rekristallisation von ursprünglich fast
amorphem Zirkon N17 als Funktion der vergangenen Zeit
seit t 0 (Erreichen der ersten angegebenen Temperatur).
Rote Symbole – Experiment mit Zusatz von Quarz (SiO 2gesättigtes
Fluid). Blaue Symbole – Experiment ohne
Zusatz von Quarz.
Temporal evolution of the Zr, U, and Pb molalities in the
fluid before, during, and after recrystallisation of initially
nearly amorphous zircon N17. Red symbols – silicasaturated
fluid (quartz present), blue symbols – quartz
absent. t 0 – time at which the first experimental temperature
was attained.
Abb. 4.14: Zr-Molalität in H 2O-HCl-Fluiden als Funktion
der Temperatur bei Hydrothermalexperimenten mit Zirkoneinkristallen
(orangefarbene Symbole), stark metamiktem
Zirkon N17 (grüne Symbole) und rekristallisierendem
oder rekristallisiertem Zirkon N17 (blaue Symbole).
Q – Experimente mit SiO 2-gesättigten Fluiden.
Zr concentration in H 2O+HCl fluids as a function of temperature
during interaction with fully crystalline zircon
(diamonds), slightly metamict zircon (circles), strongly
radiation-damaged zircon N17 (green squares), and
recrystallising or recrystallized zircon N17 (blue squares).
Q – experiments at silica saturation of the fluid.
in den rekristallisierenden Zirkon eingebaut wurde
(Abb. 4.13). In Anwesenheit eines SiO 2-gesättigten H 2O-
HCl-Fluids setzte die Rekristallisation der Probe N17
jedoch erst bei höheren Temperaturen ein und verlief
wesentlich langsamer. Auch nach Erhöhung der Temperatur
auf 450 °C war der Rekristallisationsprozess nach
zusätzlichen 2,5 h weniger weit fortgeschritten als bei
einem Experiment mit vergleichbarer HCl-Konzentration
ohne Zusatz von Quarz (Abb. 4.13, 4.12 g). Außerdem war
die U-Konzentration im SiO 2-gesättigten Fluid wesentlich
niedriger und sank jeweils nach 2 h weiter ab (Abb. 4.13),
wahrscheinlich infolge Ausfällung als separate Phase oder
infolge des Einbaus als USiO 4-Komponente im Zirkon.
Unterhalb der Rekristallisationstemperatur von Zirkon
N17 war die Zr-Molalität im Fluid etwa zwei Größenordnungen
höher als die aus nicht oder schwach metamikten
Zirkonen freigesetzte Zr-Konzentration bei ähnlicher
HCl-Konzentration (Pfeil in Abb. 4.14). Bei SiO 2-Sättigung
betrug diese Differenz etwa 1,5 Größenordnungen.
Bei höheren Temperaturen, d. h. nach weitgehender
Rekristallisation des amorphen Anteils, war der Unterschied
in der Zr-Konzentration im Fluid wesentlich geringer.
Unsere experimentellen Ergebnisse unterstützen damit
die Hypothese, dass die erhöhte Zr-Mobilität in schwach
metamorphen Gesteinen durch bevorzugte Auflösung
metamikter Partien detritischer Zirkone durch chloridische
Fluide verursacht wird. Die aus metamikten Zirkonen
freigesetzte sehr hohe Zr-Konzentration im Fluid ist
jedoch übersättigt, d. h. nicht im Gleichgewicht mit kristallinem
Zirkon. Damit erscheint ein langer Transportweg
für Zr in diesen Gesteinen unwahrscheinlich.
Spurenelementanalytik von Schmelz- und Flüssigkeitseinschlüssen
in Mineralen mittels Synchrotronstrahlungs-induzierterRöntgenfluoreszenzanalytik
Schmelz- und Flüssigkeitseinschlüsse in Mineralen werden
während des Mineralwachstums gebildet. Sofern das
Mineral vom Zeitpunkt der Bildung bis zur Heraushebung
an die Erdoberfläche stabil bleibt, können auf diese Art
die Schmelzen und/oder Lösungen (Fluide) der gesteinsbildenden
Prozesse konserviert werden. Solche Einschlüsse
sind die einzigen direkten Informationsquellen
für Schmelzen und Flüssigkeiten in der Erdkruste. Häufig
sind viele Generationen von Schmelzen oder Fluiden
in einem Mineral eingeschlossen. Die Abfolge der eingeschlossenen
Phasen kann anhand von Wachstumszonen in
Mineralen oder mittels der Homogenisierungstemperatur
der Einschlüsse abgeleitet werden. Die chemische Analyse
einer Abfolge gut charakterisierter Einzeleinschlüsse
ermöglicht die Rekonstruktion der Entwicklung von Krustengesteinen
und eröffnet einen Blick auf Elementanreicherungen
und Elementtransport in der oberen Erdkruste.
Zusätzliche Informationen liefern Tochterkristalle, die
häufig in Einschlüssen auftreten, aber mittels konventioneller
Methoden nur selten identifiziert werden können.
Die chemische Analyse der Tochterkristalle ermöglicht
ihre Identifikation und liefert weitere Informationen
bezüglich des Bildungsmilieus der Einschlüsse.
Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam
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