Gepulstes Hochspannungs-Fragmentierungssystem

• Fachliche Zuordnung: Geologie und Paläontologie
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502345461

Ein grundlegender Schritt bei vielen geochemischen und geologischen Analysen ist die Zerkleinerung von Gesteinen, um Mineralien oder andere Bestandteile (z. B. Fossilien) zu analysieren. Leider sind herkömmliche mechanische Verfahren zeitaufwändig, risikobehaftet und Quantität und Qualität der Separation sind nicht immer zufriedenstellend. Technologische Neuerungen wie die gepulste Hochspannungsfragmentierung erreichen in allen Belangen bessere Ergebnisse. In diesem Antrag wird für das kürzlich errichtete Geo- und Umweltforschungszentrum (GUZ, ~21.000 m2) an der Universität Tübingen ein neues, Department zugängliches, elektrisches Fragmentierungssystem beantragt. Diese Anlage wird herkömmliche Fragmentierungsgeräte (Backenbrecher) ersetzen und einen höheren Probendurchsatz und -ausbeute ermöglichen, die Probenqualität verbessern und die Erzeugung von krebserregendem Silikatstaub verhindern. Die gepulste Hochspannungs-fragmentierung funktioniert bei einer Vielzahl von Verbundmaterialien, einschließlich typischer Gesteinsarten (z. B. Granit, Gneis, Sandstein). Die Fragmentierung und Freisetzung von Bestandteilen erfolgt durch Hochspannungsentladungen, die zwischen zwei Elektroden erzeugt werden. Das zu zerkleinernde Material wird in einem wassergefüllten Gefäß zwischen die Elektroden gebracht. Die Entladung erfolgt entlang der Korngrenzen und löst den Kornverband, ohne sie zu zerbrechen. So bleibt die ursprüngliche Korngröße des Verbundmaterials erhalten, und da das Verfahren im Wasser durchgeführt wird, kommt es nicht zur Freisetzung von Silikatstaub.Die Gesteinszertrümmerung und die Freisetzung von Mineralen und Fossilien ist die Grundlage für eine Vielzahl wissenschaftlicher Methoden in den Geowissenschaften und auch in anderen Bereichen nützlich, da jedes kohäsive Verbundmaterial durch elektrische Zertrümmerung aufgelöst werden kann. Innerhalb des GUZ und des Fachbereichs Geowissenschaften werden zahlreiche Forscher in den Bereichen Geologie, Geochemie, Sedimentologie, Mineralogie, Petrologie und Paläontologie von dieser Ausrüstung profitieren.Der Hauptnutzer des elektrischen Fragmentierungssystems ist die Earth System Dynamics Research Group (ESD-RG) an der Universität Tübingen, die aus etwa 40 Personen besteht. Die Gruppe untersucht Hypothesen, wie plattentektonische, oberflächennahe, atmosphärische und biologische Prozesse zusammenwirken, um die Form und Entwicklung der Erdtopographie über geologische Zeiträume zu bestimmen. Ein Schlüsselaspekt unserer Forschung ist die innovative Anwendung geo- und thermochronologischer Techniken (z. B. U-Pb-, (U-Th)/He- und Spaltspuren-Datierung, kosmogene Isotope) zur Datierung geologischer Ereignisse und zur Eingrenzung der Geschwindigkeit, mit der verschiedene tektonische und Oberflächenprozesse ablaufen. Diese Analysetechniken ermöglichen in Verbindung mit modernsten Modellierungstechniken die Bestimmung von räumlichen und zeitlichen Schwankungen der Erosion, Deformation und Paläotopographie.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Gepulstes Hochspannungs-Fragmentierungssystem
• Gerätegruppe: 0440 Spezielle Geräte zur Erforschung von Erdoberfläche und Untergrund (außer 040-043)
• Antragstellende Institution: Eberhard Karls Universität Tübingen
• Leiter: Dr. Christoph Glotzbach, seit 1/2024