Multikollektor-ICP-Massenspektrometer
Final Report Abstract
Das MC ICPMS wurde wegen unvorhergesehener extremer Verzögerung der Baumaßnahmen eines Reinraumlabors an der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg erst im Juli 2015 installiert und am 1. August 2015 in Betrieb genommen. Die Erlaubnis zu Arbeiten im chemischen Reinraumlabor erfolgte im Mai 2016 und die offizielle Einweihung des Reinraumlabors am 8. Juli 2016. Nach der Inbetriebnahme des Reinraumlabors begannen wir mit der Reinigung von Teflongefässen, der Destillation von Säuren, und bestimmten die Blanks bevor wir mit der Arbeit an Proben begannen. Standards für die Messung von Isotopenverhältnissen von Sr, Nd, Hf, Pb, Th und U wurden gelöst und die Performance des MC-ICPMS geprüft. Weiterhin wurden Ionenaustauschsäulen hergestellt und kalibriert, um die Trennung von Rb, Sr, Sm, Nd, Hf, U, Th, und Pb durchzuführen. Blei wird mittels doppelt destillierten Säuren an kleinen Ionenaustausch-Säulen getrennt mit einem Blank von weniger als 20 pg. Strontium, Hf und die Seltenen Erden werden mit Kationen-Austauschsäulen getrennt und Nd wird mit Eichrom LnSpec Harz von den anderen Seltenen Erd Elementen getrennt. Hafnium wird mit LnSpec Harz von Ti und Zr vor der Analyse abgetrennt. Für die Messung der Pb Isotopenverhältnisse wurde ein 207Pb-204Pb Doppelspike kalibriert, der eine sehr genaue Bestimmung der Zusammensetzung erlaubt. Diese Methode wird nur in zwei anderen Laboren in Deutschland angewandt und liefert Ergebnisse, die um eine Größenordnung besser sind als konventionelle Methoden. Diese Methoden sind inzwischen Routineoperationen und werden momentan von etwa 10 Doktoranden und Masterstudierenden im Labor verwendet. Die Projekte umfassen Themen der Grundlagenforschung, hauptsächlich der Bildung und Entwicklung von Magmen in der Erde, der Entwicklung der Erdkruste und von metallischen Erzlagerstätten. Die wesentlichen Projekte mit Förderung durch DFG und BMBF sind dabei die Untersuchung von Laven aus dem Vanuatu Inselbogen und Coriolis Backarc im Rahmen des SO229 Projektes, die andauernden Studien des Vulkanismus des Azoren Archipels, des Tonga-Kermadec Inselbogens, des Inselbogens der Ägäis oder des mitteleuropäischen Neogenen Vulkanismus, besonders des Eger Grabens. Ein Doktorand und mehrere Master- und Bachelor-Studierende untersuchen die Sr, Nd, Pb, und Hf Isotopenzusammensetzungen von Proben der Meteor Ausfahrt M128 aus dem Jahr 2016. Zwei Doktorandinnen arbeiten momentan in DFG-Projekten an dem Probensatz des Tonga-Kermadec Inselbogens und Lau-Havre Backarcs und bestimmen Sr, Nd, Pb, Hf, Th und U Isotopenzusammensetzungen an diesen Proben. Eine Ausfahrt mit dem FS Sonne (SO263) im Juni 2018 erbrachte rund 400 neue Proben von magmatischen Gesteinen und hydrothermalen Sulfiden, die in den nächsten Jahren von einem Postdoktoranden und mehreren Master-Studierenden untersucht werden. Eine weitere Doktorandin untersucht vulkanische und hydrothermale Prozesse in der Ägäis unter Berücksichtigung von submarinen und subaerischen Proben. Besondere Sorgfalt bei der Sr, Nd, und Pb Isotopenanalytik erforderten die Proben des Troodos Ophiolits, da die glasigen Laven stark durch Meerwasser alteriert wurden. In Zusammenhang mit diesen Drittmittelprojekten wurden Analysen für Dissertationen sowie Bachelor- und Masterarbeiten angefertigt. Ein Großteil der Arbeiten befindet sich in einem fortgeschrittenen Stadium, so dass in den nächsten zwei Jahren eine große Zahl von Publikationen erwartet wird. Seit 2016 laufen unter anderem an dem MC-ICPMS auch Arbeiten zur DFG Forschergruppe zum Thema ‘Temperature-related stresses as a unifying principle in ancient extinctions’, wobei Spurenelement- sowie Isotopenanalysen an Sedimentgesteinen durchgeführt werden, um die Gründe plötzlicher Erwärmungen in der Erdgeschichte z.B. aufgrund von vulkanischen Ereignissen zu untersuchen. So sollen in der zweiten Phase der Forschergruppe zum Beispiel U Isotopenverhältnisse als Proxy für ozeanische Anoxia Ereignisse verwendet werden. Wissenschaftler des Lehrstuhls Endogene Geodynamik sind an verschiedenen Großvorhaben im Bereich der Untersuchung der ozeanischen Lithosphäre beteiligt, so z.B. bei der Beprobung und seismischen Vermessung des Rio Grande Rückens (FS Merian MSM82 März/April 2019) sowie des Vulkanismus des Vesteris Seamount im Nordatlantik (MSM86 August 2019). Bei den angestrebten Untersuchungen ist ebenfalls eine umfangreiche Analytik verschiedener Isotopensysteme geplant, bei der das MC-ICPMS maßgeblich ist. Untersuchungen der Pb Isotopenzusammensetzungen wurden ebenfalls in Kooperation mit Forschern der BGR an Manganknollen und Gesteinen des Indischen Rückens im Rahmen der Rohstoffuntersuchungen im Pazifik und Indik durchgeführt. Der Lehrstuhl Endogene Geodynamik hat außerdem einen Vollantrag für ein Internationales Graduiertenkolleg zum Thema Metalltransport in ozeanischen Subduktionszonen eingereicht, nachdem der Vorantrag exzellent bewertet wurde.
Publications
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2017. Spatial variability of source composition and petrogenesis in rift and rift flank alkaline lavas from the Eger Rift, Central Europe. Chemical Geology 455, 304-314
Haase, K.M., Beier, C., Regelous, M., Rapprich, V., and Renno, A.
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2018. Correlated changes of volcanic structure and magma composition in the Faial volcanic system, Azores. Frontiers Earth Science 6:78
Romer, R., Beier, C., Haase, K.M., and Hübscher, C.
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2018. Evidence for melting of subducting carbonate-rich sediments in the western Aegean Arc. Chemical Geology 483, 463-473
Woelki, D., Haase, K.M., Schoenhofen, M.V., Beier, C., Regelous, M., Krumm, S.H., and Günther, T.
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2018. Petrogenesis of boninitic lavas from the Troodos Ophiolite, and comparison with Izu-Bonin-Mariana fore-arc crust. Earth and Planetary Science Letters 498, 203-214
Woelki, D., Regelous, M., Haase, K.M., Romer, R., Beier, C.
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2018. Tectonic control on the genesis of magmas in the New Hebrides arc (Vanuatu). Lithos 312-313, 290-307
Beier, C., Brandl, P.A., Lima, S.M., and Haase, K.M.
