Einführung in die Anorganische Geochemie
Grundwissen anorg. Geochemie, Entstehung des Sonnensystems, Plattentektonik, Kristall- und Schmelzbildung
Grundwissen anorg. Geochemie, Entstehung des Sonnensystems, Plattentektonik, Kristall- und Schmelzbildung
Was sind HFSE? Beispiele?
High Field Strengh Elements (Elemente mit hoher Ladung)
Ta, Nb, P, Zr, Hf
Welche Elemente gehören zu den Seltenen Erden?
La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
Was sagt der Verteilungskoeffizient aus?
Verteilungsverhalten eines Stoffes zwischen 2 nicht mischbaren Phasen:
D = [Mineral]/[Schmelze]
- D < 1: inkompatible Elemente
- D > 1: kompatible Elemente
Welche Arten von MORB werden unterschieden?
N-Morb und P-Morb
Auf welchen MORB trifft folgendes zu?
- sehr niedrige Gehalte von inkompatiblen Elementen
- Verarmung der leichten SEE gegenüber der schweren SEE
Für was trifft das folgende zu?:
- keine Verarmung der SEE
- insgesamt höhere Konzentration inkompatibler Elemente
N-MORB _______.
P-MORB _________.
Welche Arten von Plattenbewegungen gibt es?
divergierende und konvergierende Platten
Divergierende Platten
Platten driften auseinander („Divergenz“), es entsteht neue Lithosphäre.
- an Mittelozeanischen Rücken (MOR)
- frisch kristallisiertes Gestein hat eine geringere Dichte und erhebt sich über benachbarten Ozeanboden
Bruchlinien trennen die einzelnen MOR (Transformverwerfung → Erdbeben)
Konvergierende Platten
Platten driften gegeneinander („Konvergenz“)
- Subduktion: an Subduktionszonen wird die dichtere Platte wird unter die weniger dichte geschoben
- Kollision: Platten werden in den Randbereichen aufgefaltet
Was ist Hotspot-Vulkanismus? Beispiel?
- Lithosphäre gleitet beständig über einen stationären Hot Spot
- Nicht an Plattengrenzen gebunden
Bsp: Hawaii
Was charakterisiert Vulkanische Inselbögen?
- nur der höchste Teil der Vulkanbögen ist oberhalb des Meeresspiegels
- Bogenform weist stets in Richtung der subduzierenden Platte
Bsp: Alëuten
Was sind Transformverwerfungen?
Bruchlinien, die die einzelnen MOR trennen.
→ Erdbeben
Was ist I-Typ Granit?
"igneous source", aus Magmatiten erschmolzen
- vorwiegend bei Ozean-Kontinent-Kollisionen zu finden
- hoher Bestandteil an Biotit und Amphibol (Hornblende)
Wie können für die Gesteinsmetamorphose Schmelzen erzeugt werden?
Tiefe Versenkung von Gesteinspaketen
- Erhöhung von Druck und Temperatur
- Umwandlung in metamorphe Gesteine
- Bildung von Migmatiten
- Anatexis (Bildung erster Schmelzanteile (Wassergehalt!))
- Trennung von Schmelze und Rest
- Aufstieg
Was ist Gesteinsmetamorphose?
Umwandlung der mineralogischen Zusammensetzung eines Gesteins durch geänderte Temperatur und/oder Druckbedingungen.
- Regionalmetamorphose: tektonische Senkung der Erdkruste
- Kontaktmetamorphose: durch heiße Magmen
Welche Arten von Gesteinsmetamorphosen lassen sich unterscheiden?
Regionalmetamorphose und Kontaktmetamorphose
Was sind Metamorphe Fazies?
Bei Al2SiO5 führenden Gesteinen tritt in der Regel nur jeweils ein Al-Silikat auf. es gestattet Rückschlüsse auf die P/T-Bedingungen bei der Entstehung.
- invariater Punkt: 3 Minerale im Gleichgewicht
- univariante Kurve: 2 Minerale im Gleichgewicht
- divariantes Feld: nur ein Mineral Stabil
Wie können Blauschiefer Fazies metamorphiert werden?
Hochdruckmetamorphose im Akkretionskeil
Bei welcher Analysemethode werden die Außenelektronen durch eine heiße Flamme auf ein energetisch höheres Niveau gehoben?
Emissions-Spektralanalyse
Wie funktioniert die Röntgenspektralanalyse?
- Beschuss von Atomen mit hochenergetischer Röntgenstrahlung
- Es wird eine elementspezifische sekundäre Röntgenstrahlung emmitiert (Fluoreszenz)
Was kann mittels der Massenspektromie bestimmt werden?
Isotope
Wie funktioniert die Massenspektrometrie?
Komponenten werden
- in schnell bewegende, ionisierte Gase überführt
- anhand des Verhältnisses von Masse und Ladung getrennt
Die Auftrennung erfolgt in einem elektrischen Feld.
Isotope/Isotopenverhältnisse eines Elementes können bestimmt werden.
Welche dieser Planeten gehören zu den erdähnlichen Planeten?
Welcher ist kein Gasplanet?
Erkläre die Herkunft der verschiedenen Elemente!
- Urknall: Entstehung weniger Elemente
- H, D, He (untergeordnet Li, Be)
- Fusionsreaktionen: Bildung von schwereren Elementen durch den Proton-Proton-Zyklus
- Verbrauch von Li, Be und B
- schwerere Elemente als Fe verbrauchen mehr Energie als bei der Fusion freigesetzt wird
- Neutronen-Einfang: Entstehung von schweren Elementen durch Neutronen-Einfang bei Supernova-Ausbrüchen
- Umwandlung von Saatelementen (z.B. Fe) in andere Elemente
- s- und r-Prozesse
- Fissionsreaktionen: Entstehung von stabilen und instabilen Elementen durch radioaktiven Zerfall
Was trifft auf r-Prozesse zu?
Was ist ein s-Prozess?
Neutronen-Einfang Prozess unter niedriger Neutronendichte und Temperatur.
Was ist ein p-Prozess?
Protonen-Einfang
Was ist der Proton-Proton-Zyklus?
Fusionsreaktion, bei der die Sterne Wasserstoff in Helium umwandeln (Wasserstoffbrennen).
Welche Eigenschaft liefert Hinweise auf die chemische Zusammensetzung von Planeten?
Welcher der erdähnlichen Planeten ist der Erde am ähnlichsten?
Wie kann man Informationen über die chemische Zusammensetzung von anderen Planeten erhalten?
Fernerkundung und chemische Analyse von Meteoriten.
Wie erhält man Informationen bezüglich der chemischen Zusammensetzung von Sternen/dem Universum?
Spektralanalyse
Was ist die Baueinheit von Silikatstrukturen?
SiO44- Tetraeder
weitere wichtige Strukturelemente: Oktaeder mit Al, Mg, Fe, ... als Zentralatome
Was trifft auf Inselsilikate zu?
Gruppensilikate sind...
Was trifft auf Ringsilikate zu?
Was charakterisiert Kettensilikate?
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Bei welcher Analysemethode werden die Außenelektronen durch eine heiße Flamme auf ein energetisch höheres Niveau gehoben?
Emissions-Spektralanalyse
Wie funktioniert die Röntgenspektralanalyse?
- Beschuss von Atomen mit hochenergetischer Röntgenstrahlung
- Es wird eine elementspezifische sekundäre Röntgenstrahlung emmitiert (Fluoreszenz)
Was kann mittels der Massenspektromie bestimmt werden?
Isotope
Wie funktioniert die Massenspektrometrie?
Komponenten werden
- in schnell bewegende, ionisierte Gase überführt
- anhand des Verhältnisses von Masse und Ladung getrennt
Die Auftrennung erfolgt in einem elektrischen Feld.
Isotope/Isotopenverhältnisse eines Elementes können bestimmt werden.
Welche dieser Planeten gehören zu den erdähnlichen Planeten?
Welcher ist kein Gasplanet?
Erkläre die Herkunft der verschiedenen Elemente!
- Urknall: Entstehung weniger Elemente
- H, D, He (untergeordnet Li, Be)
- Fusionsreaktionen: Bildung von schwereren Elementen durch den Proton-Proton-Zyklus
- Verbrauch von Li, Be und B
- schwerere Elemente als Fe verbrauchen mehr Energie als bei der Fusion freigesetzt wird
- Neutronen-Einfang: Entstehung von schweren Elementen durch Neutronen-Einfang bei Supernova-Ausbrüchen
- Umwandlung von Saatelementen (z.B. Fe) in andere Elemente
- s- und r-Prozesse
- Fissionsreaktionen: Entstehung von stabilen und instabilen Elementen durch radioaktiven Zerfall
Was trifft auf r-Prozesse zu?
Was ist ein s-Prozess?
Neutronen-Einfang Prozess unter niedriger Neutronendichte und Temperatur.
Was ist ein p-Prozess?
Protonen-Einfang
Was ist der Proton-Proton-Zyklus?
Fusionsreaktion, bei der die Sterne Wasserstoff in Helium umwandeln (Wasserstoffbrennen).
Welche Eigenschaft liefert Hinweise auf die chemische Zusammensetzung von Planeten?
Welcher der erdähnlichen Planeten ist der Erde am ähnlichsten?
Wie kann man Informationen über die chemische Zusammensetzung von anderen Planeten erhalten?
Fernerkundung und chemische Analyse von Meteoriten.
Wie erhält man Informationen bezüglich der chemischen Zusammensetzung von Sternen/dem Universum?
Spektralanalyse
Was ist die Baueinheit von Silikatstrukturen?
SiO44- Tetraeder
weitere wichtige Strukturelemente: Oktaeder mit Al, Mg, Fe, ... als Zentralatome
Was trifft auf Inselsilikate zu?
Gruppensilikate sind...
Was trifft auf Ringsilikate zu?
Was charakterisiert Kettensilikate?
Charakteristika für Blattsilikate:
Was trifft auf Gerüstsilikate zu?
Wie kann man die relativen Anteile von 3 Komponenten darstellen?
Dreiecksdiagramme
Woraus besteht jeder dargestellte Punkt im Dreiecksdiagramm?
- X% der Komponente A
- Y% der Komponente B
- Z% der Komponente C
die Summe von A+B+C=100%
Was ist im folgenden Diagramm dargestellt?
Dreiecksdiagramm für Feldspäte
Welche sind die 3 Bestandteile von Feldspäten?
- Sanidin/Orthokas/Mikrolin
- Albit
- Anorthit
Alkalifeldspäte bestehen aus einer Mischung von:
Eine Bildung von Feldspäten bei Mischung von ________ ist nicht möglich
Plagioklase besteht aus Mischanteilen von:
Meteorite können eingeteilt werden in:
- Steinmeteorite (Chondrite/Achondrite)
- Steineisenmeteorite (Siderolite)
- Eisenmeteorite (Siderite)
Shergottite sind ________.
Meteoriten vom Mars
Wie werden Mars-Meteoriten genannt?
Shergottite
Was charakterisiert Chondrite?
- Entstehen aus kleinen Aggregaten frühkondensierter silikatischer Materie
- haben nach ihrer heißen Entstehungsgeschichte keine Aufschmelzung mehr erlebt
- bestehen aus primitivem, undifferenziertem Material
- Chondren
Die chemische Zusammensetzung kommt (bis auf die flüchtigen Elemente) der solaren Elementhäufigkeit sehr nahe.
Was sind Chondren?
Millimetergroße Silikatkügelchen die in eine feinkörnige Grundmasse eingebettet sind. Sie treten in Chondriten auf (bis zu 80% der Masse).
Was charakterisiert Achondrite?
- aus aufgeschmolzenen silikatischen Aggregaten
- haben nach ihrer Entstehung höhere Temperaturen erlebt
- sind aus Schmelzen entstanden
Woran erkennt man Siderolite?
- haben neben einer silikatischen auch eine metallische Fe/Ni-Phase
- keine Trennung von silikatischer und metallischer Phase
- Ursprung in rel. kleinen kosmischen Körpern
Was charakterisiert Siderite?
- bestehen - neben Fe - aus hohen Anteilen von Ni
- bei Entmischung bilden sich Widmannstätten'sche Figuren
wichtige Fe/Ni-Legierungen:
- Kamazit (α-Fe): 5.5%Ni
- Taenit (γ-Fe): 27-65%Ni
Was sind Steinmeteorite?
Siderolite sind _______.
Eisenmeteorite werden auch ________ genannt.
