Arbeitsbereich Mineralogie und Petrologie
Institut für Mineralogie und Petrographie
Innrain 52f
6020 Innsbruck
Im Arbeitsbereich Mineralogie – Petrologie untersuchen wir natürliches und synthetisches Material mit Hilfe von chemischer Mikro-Analytik hinsichtlich Haupt- und Spurenelemente (in Kooperation mit internationalen Forschungspartnern auch hinsichtlich isotopischer Zusammensetzung). Die gewonnenen Daten können direkt Auskunft über die Herkunft des Materials geben (Provenienz-Analyse) oder zur Berechnung von Verteilungskoeffizienten verwendet werden, die dann ihrerseits als geologische Thermometer oder Barometer oder zur Modellierung geologischer Kreisläufe verwendet werden können.
Das natürliche Material kommt aus fast allen erdenklichen Umgebungen, von alpinen Gesteinen über Fluss-Sedimenten bis hin zu vulkanischem Material aus dem tiefen Erdinnern und kosmischem Material wie Meteoriten. Mit Hilfe von Hochdruck- und Hochtemperatur-Experimenten sollen Rückschlüsse auf die Entstehungsbedingungen gezogen werden und eine Antwort auf die Frage gegeben werden, welche Bedingungen müssen geherrscht haben, um die in der Natur beobachteten Phasen und deren Elementverteilung zu erhalten. Die Kenntnis der Entstehungsbedingungen ermöglicht auch die gezielte Synthese von Material.
Das Methodenspektrum umfasst u.a. die Elektronenstrahl-Mikrosonde, Raman-Spektroskopie, FTIR-Spektroskopie sowie Hochdruck-Apparturen.
Quarz ist das zweithäufigste Mineral in der Erdkruste und ein wichtiger Bestandteil vieler Gesteinsarten. Quarz kristallisiert vor allem in wasserführenden Granitsystemen, wo der nominell wasserfreie Quarz durch gekoppelte Austauschreaktionen Wasser als Defekte in das Kristallgitter einbaut. Defekt-Wasser-Gehalte in variszischen Graniten (0,3 Mrd. Jahre) sind um eine Größenordnung höher als in proterozoischen Graniten (0,9-1,8 Mrd. Jahre) aus Skandinavien. Der Wasser-Gehalt spiegelt sich in rezenten Sedimenten und postvariszischen Sedimentgesteinen wider und zeigt eine SW-NE-Gradation. Im 1,4 Mrd. Jahre alten Sandstein aus Dalarna/Schweden sind höhere OH-Gehalte erhalten (Stalder 2021).
Mineralische Reaktionssäume enthalten eine Fülle von Informationen, die zur Entschlüsselung der Bedingungen während der Umwandlung verwendet werden können. Einer der wichtigsten Parameter für die Entwicklung von Saummikrostrukturen ist die Anwesenheit von Wasser. Reaktionssäume haben das Potenzial, Schwankungen der Wassermenge an den Korngrenzen zu „bemerken“, wodurch sie als empfindliche „Geohygrometer“ verwendet werden können. Darüber hinaus kann die Auswirkung von Wasser auf die relativen Schichtdicken es ermöglichen, zwischen wasseruntersättigten und wassergesättigten Bedingungen während der Umwandlung zu unterscheiden (Franke et al. 2023).
Calciumphosphate sind wichtige Träger für Phosphor, Halogene und inkompatible Spurenelemente in der Erdkruste und im Erdmantel. Die Hochdruckphase Tuit ist bis mindestens 25 GPa (und damit bis zu einer Tiefe von mindestens 700 km) und 1700 °C stabil. Jenseits der Stabilitätsgrenze von Majorit-Granat ist Tuit also der wichtigste kristalline Phosphorträger im oberen Bereich des unteren Erdmantels (Pausch et al. 2024).
