Hochauflösendes Sektorfeld-ICP Massenspektrometer mit Laser Ablation
Final Report Abstract
Am 1. August 2011 wurden am Steinmann Institut der Universität Bonn ein Sector Field ICPMS Massenspektrometer und ein Excimer Laser 193 nm Laser-Ablationssystem in Dienst gestellt. Die Geräte wurden im Rahmen des Programms “Forschungsgroßgeräte nach Art. 91b GG” bewilligt. Die beiden Großgeräte dienen der chemischen Analyse von Phasen und Lösungen auf Spurenelemente und Isotopenverhältnisse. Die Koppelung von Laser-Ablation mit Massenspektrometrie erlaubt die Analyse von Einzelphasen in natürlichen und synthetischen Proben auf Element- und Isotopenkonzentrationen im ppb-Konzentrationsbereich. Die wichtigten wissenschaftlichen Schwerpunkte der letzten drei Jahre, bei denen die beiden Großgeräte eine zentrale Rolle spielten, können wie folgt zusammengefasst werden: •Verteilungen chalkophiler und siderophiler Elemente zwischen Sulfid, Silikat und Metall bei erhöhtenDrücken und magmatischen Temperaturen, mit dem Ziel, die Differentiation der Erde in Silikatschale undmetallischen Kern besser zu verstehen und erzbildende Prozesse in magmatischen Systemen der Erdkrustequantitativ zu modellieren. •Identifikation von Fraktionierungsprozessen zwischen Silikatschmelzen und fluiden Phase, um dieEntmischung von Fluiden aus Silikatschmelzen an konvergenten Plattenrändern und die damiteinhergehenden möglichen Elementfraktionierungen zu identifizieren. Grundlage sind Experimente beihohen Drücken in Basalt-H2O Systemen und die räumlich auflösende Phasenanalyse experimentellerChargen mit LA-ICPMS. •Datierungen von Opal mit dem U/Pb Chronometer, um Silifizierungen von Holz absolut zu datieren und dieZeitskalen eines wichtigen Fossilisationsprozesses zu verstehen. Hier werden neue, auch von Experimentenbegleitete Methoden entwickelt, um den Zeitraum zu definieren, in dem organische Substanz in Holz durchSilikatphasen ersetzt und fossil erhalten werden kann. •Analyse auf Spurenelemente primitiver, bei Platznahme H2O-gesättigter basaltischer Schmelzen desOphiolithkomplexes in Zypern. •Synthese und Charakterisierung von Sulfidstandards zur Quantifizierung hochsiderophiler und chalkophileElemente in natürlichen Sulfiden. Derartige Standards sind weltweit wichtig, und die Nachfrage nach gutdokumentierten Referenzmaterialien ist international sehr groß. •Osmium-Isotopie von primitiven Basalten der Erdkruste und Sulfiden im Erdmantel. In diesen Projektenwerden Silikatfraktionen und Sulfidseparate aus primitiven Mantelschmelzen und Mantelgesteinen auf ihreEdelmetalle und ihre Os-Isotopien hin untersucht, um Aufschmelzungsprozesse im Erdmantel und dieZusammensetzungen der Mantelquellen besser zu charakterisieren. Die Untersuchungen werden mit TIMS-Analysen an der University of Durham komplementiert, mit der seit Jahren eine enge Zusammenarbeitbesteht. •Datierungen von Zirkonen mit dem U/Pb Chronometer zur Datierung magmatischer und metamorpherEreignisse und zur Provenanzanalyse alter Sedimente und Metasedimente. Die Auslastung der beiden Großgeräte betrug in den letzten drei Jahren durchschnittlich 200 Tage à 8 Stunden pro Jahr. Seit Inbetriebnahme wurden 21 Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten abgeschlossen, in denen Laser-ICP-Analytik eine zentrale Rolle spielte. Zehn Dissertationsprojekte wurden im Berichtszeitraum begonnen; vier sind inzwischen erfolgreich abgeschlossen. Insgesamt hat die Installation der Großgeräte an der Universität Bonn ganz erheblich dazu beigetragen, neue internationale Kooperationen ins Leben zu rufen, bestehende zu vertiefen und den Studierenden der Geowissenschaften in Bonn in Lehre und Forschung die Gelegenheit zu geben, im Rahmen ihrer Curricula und Qualifikationsarbeiten mit modernen Analyseverfahren vertraut zu werden.
Publications
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