Rasterelektronenmikroskop
Final Report Abstract
Das Rasterelektronenmikroskop (REM) mit automatisierter Bildauswertung dient einer quantitativ mineralogischen Analyse und erlaubt die stoffliche und texturelle Charakterisierung von Locker- und Festgesteinen, Erzen, Aufbereitungsprodukten oder metallurgischen Erzeugnissen. Ein Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten in den ersten vier Jahren des Großgerätebetriebs bildete die Untersuchung niederthermaler Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen. Diese sind durch chemische, bzw. mineralogische Ungleichgewichte gekennzeichnet, die sich in mineralogischer wie auch textureller Heterogenität ausdrücken. Die Kombination von Mineralidentifikation aus charakteristischer Röntgenstrahlung und Rückstreuelektronen im Bildpixelmaßstab sowie der Berechnung von Formparametern oder texturellen Parametern (z.B. Mineralassoziationen) erlaubt mit der Gewinnung quantitativ mineralogischer Kennwerte neue Forschungsansätze. So wurde das Gerät für die Untersuchung von Diagenesereaktionen in Gasspeichergesteinen, von Mineralneubildungen in Sandsteinaquiferen nach Thermalwasserinjektion sowie von einer epithermalen Au-Lagerstätte eingesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass fluidkontrollierte Redoxreaktionen eine vorhandene Laminierung im Gestein verstärken und damit die Gesteinseigenschaften verändern. Die Bildauswertung der Aufnahmen von Rotliegend-Sandsteinen zeigte sowohl die Bedeutung von Kornüberzügen als auch der Korngrößenverteilung auf die Zementation durch Quarzsäume. Die quantitativ-mineralogische Auswertung hochaufgelöster elektronenmikroskopischer Abbildungen hat sich auch als wichtiges Werkzeug für die Charakterisierung von Quarz-Gängen in metamorphen Ultramafiten des Barberton-Grünsteingürtels erwiesen. Als vorteilhaft hat sich die Technik auch in der Bearbeitung hochmetamorpher Einheiten des paläoproterozoischen Grundgebirges von Grönland gezeigt. So konnten mineralogisch unterschiedliche aber auf engem Raum unregelmäßig und sehr feinkörnig verzahnte lithologische Domänen in Metabasiten diskriminiert werden. Diese Arbeiten leisten neue Beiträge zur Rekonstruktion geodynamischer Prozesse in einem frühen Stadium der Erdgeschichte. Ebenso wurden marine und subaerische Alterationsreaktionen in Massivsulfiden des Semail-Ophioliths (Oman) quantitativ mineralogisch bearbeitet. Der Einfluss dieser Reaktionen auf die Nutzbarkeit der Erze wurde mit Hilfe der Parameter Verwachsung, Liberation, freie Oberfläche und Partikelgrößenverteilung untersucht. Der Einsatz der REM-Technik war auch eine hilfreiche Unterstützung im Nachweis von hydrothermalem, terrestrischem Tetrataenit. Dabei handelt es sich um eine Mineralphase, deren Bildung zuvor vor allem in Meteoriten beobachtet wurde. Die REM-gestützte Bildauswertung erweist sich als wertvolles Instrument in der mineralogischen und geometallurgischen Charakterisierung und Bewertung von mineralischen Rohstoffen. Arbeiten im Bereich der Rohstoffforschung stellten einen weiteren Schwerpunkt des Großgerätebetriebs dar. Verschiedene Erze der SEE, sowohl aus magmatischen alkalisilikatischen Vorkommen wie auch aus lateritischen Verwitterungszonen, wurden als Teil des „Siemens S-FB Rare Earth - Green Mining and Separation“ untersucht. Die Ergebnisse wurden in der Dissertationsschrift „Geometallurgical investigation of ion adsorption clays“ publiziert. Die hervorragende Eignung der REM-gestützten Bildauswertung wird auch in laufenden Projekten im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme „r4-Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ deutlich. So werden Co-Au-Mineralisationen im Siegerland untersucht ebenso wie komplex aufgebaute polymetallische REE-Nb- Zr-Erze des Alkaligesteinsvorkommens von Kalzhan Buregtei (Mongolei). Mit Hilfe der automatisierten Bildauswertung konnte zudem die Effizienz von Aufbereitungsprozessen (Flotation, Dichtetrennung, Magnetscheidung) in verschiedenen primären und sekundären mineralischen Rohstoffen (Zn-Ag-Erze, Rotschlamm) sowie in pyro- und hydrometallurgischen Zwischen- und Endprodukten evaluiert werden. Die Technik wurde auch zur Charakterisierung von Fluss- und Küstensedimenten der Bucht von Jakarta eingesetzt. Dabei wurden anthropogene Schwermetalleinträge in die Sedimente erfasst.
Publications
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