Die mikro- und nanokristallinen Verwitterungsprodukte arsen- und antimonreicher Sulfiderze

• Antragsteller: Professor Dr. Juraj Majzlan, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265185880

Sulfidische Erze mit hohen Konzentrationen von Arsen (As) und Antimon (Sb) werden häufig abgebaut, um viele wichtige Metalle, Halbmetalle und weitere Rohstoffe zu gewinnen. Bergbauabfälle, ganz gleich, ob historisch, im vergangenen Jahrhundert oder zurzeit erzeugt, stellen eine erhebliche Umweltbelastung dar, obwohl die Technologien der Erzgewinnung und -bearbeitung stetig verbessert werden. Die Sulfiderze sowie die damit verbundenen Bergbauabfälle verwittern im Kontakt mit Atmosphäre und Hydrosphäre; die entstehenden Verwitterungsprodukte gelangen in die Umwelt und können diese empfindlich schädigen. In dem hier vorgeschlagenen Projekt sollen Struktur und Kristallchemie ausgewählter Verwitterungsprodukte mit viel As und Sb untersucht werden. Derartige Verwitterungsprodukte sind häufig zu finden. Obwohl sie die Mobilität und Bioverfügbarkeit giftiger Halbmetalle und Metalle kontrollieren, ist nicht viel über ihre genaue Zusammensetzung bekannt. Im Rahmen dieses Antrages sollen Mineralphasen aus den Systemen Fe(III)-As(V)-S(VI)-H2O und (Cu,Zn,Ag,Bi,Fe)-Sb(V)-As(V)-H2O gezielt untersucht werden. Wir werden die Fe(III)-Arsenate Kankite, Zykaite und eine Reihe bisher unbekannter Phasen aus Rotgülden (Österreich) studieren. Im letztgenannten System werden wir die Verwitterungsprodukte der Fahlerze (Tetraedrit-Tennantit-Reihe) untersuchen. Ergänzend zu detaillierter optischer Mikroskopie und Elektronenstrahlmikrosondenmessungen wird der Fokus dieser Arbeit auf Beugungsmethoden liegen: hoch auflösende Pulverröntgenbeugung und Präzessionelektronenbeugung. Insbesondere die letztgenannte Methode wird zur Lösung der Kristallstrukturen der Nanophasen in komplexen Mischungen in den Verwitterungsprodukten beitragen. Dieses Projekt wird Maßstäbe für kristallographische Studien nanopartikulärer Verwitterungsprodukte setzen. Obwohl Transmissionselektronenmikroskopie in Umweltstudien häufig eingesetzt wird, ist die Möglichkeit, Kristallstrukturen in komplexen Nanomischungen aufzulösen, revolutionär. Diese Studie eröffnet den Weg zu einer vollständigen Charakterisierung umweltbelastender Verwitterungsprodukte und ihrer Transformationssequenzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen