Mikrochemie und Mikrostruktur Australischer Opale

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Ralf Milke
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268285275

Die Ausfällung von kolloidalem amorphem Siliciumdioxid (Opal-A) findet in verschiedensten geologischen Milieus auf und nahe der Erdoberfläche statt. Gemeiner Opal besteht meist aus ungeordneten heterogenen Sphären. Edler Opal aus uniformen Sphären in regelmäßiger Anordnung ist hingegen sehr selten. Gegenwärtig existiert keine schlüssige Erklärung der Bildungsmechanismen angesichts der komplexen opalbildenden Lösungen in geologischen Systemen. Detaillierte Untersuchungen von Opalen und deren Wirtsgesteinen werden dringend benötigt, um ein mineralogisches Verständnis der Skalen und Mechanismen chemischer Umverteilung während der Alteration silikatischer Gesteine und Diagenese kieseliger Sedimente zu erlangen.In diesem Forschungsantrag bitten wir um Unterstützung für analytische Untersuchungen, die Bildungsmechanismen nanokolloidaler Sphären in natürlichem australischem Opal-A aufzeigen. Diese Studie fokussiert sich auf Schlüsselprozesse in der Opalgenese - die Bildung von Sphären mit spezifischer Größenverteilung und deren dreidimensionale Anordnung. Wir verfolgen einen neuartigen Ansatz, in dem die Mikrostruktur und Mikrochemie von Opalen verknüpft wird, um die Geochemie des Kolloidsystems einzuschränken und die Lücke zwischen hochauflösenden analytischen Methoden und dem gegenwärtigen Wissenstand zu schließen.Die geochemische Signatur von Opalen, die durch Sedimentation oder Pseudomorphisierung entstanden, wird Einblicke in den systematischen Elementaustausch unter verschiedenen Bedingungen gewähren. Die Untersuchung chemischer und mineralogischer Eigenschaften von Wirtsgesteinen und cogenetischen Mineralen wird Hinweise auf pH und Salinität der opalbildenden Lösungen geben. Mikrostrukturanalysen werden zeigen, wie die Art und Menge an Unreinheiten die Nahordnung von natürlichem Opal-A modifiziert. Die Textur und Zusammensetzung von Opal-Pseudomorphosen wird strukturelle und chemische Neuordnungsmechanismen bei der Ersetzung durch kieselige Substanz aufklären.Die Mikromorphologie und -chemie von Opalen und cogenetischen Phasen wird mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Elektronenstrahlmikrosondenanalytik (ESMA) bestimmt. Eine präzise Analyse der Opalstruktur wird mittels Mikro-Röntgenbeugung (mikro-XRD) und Mikro-Raman-Spektroskopie (mikro-RS) durchgeführt. Konzentrationsprofile an pseudomorphen Grenzflächen werden mit einer NanoSIMS Ionenmikrosonde und einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) studiert.Die Untersuchung der Opal-Geochemie ist bisher größtenteils auf massenspektrometrische Methoden an großvolumigen Proben begrenzt. Eine systematische Verbindung zwischen chemischer Zusammensetzung und Sphärengröße, -dispersität und -anordnung wird bei diesen Ansätzen ignoriert, ebenso wie die chemische Verunreinigung durch Mineraleinschlüsse und Informationen über die opalbildenden Lösungen durch eingeschlossene und cogenetische Minerale. Wir bitten um Unterstützung für die Erforschung der Opalgenese auf zeitgemäßem Niveau.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen