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Geologie

Farbige Schmelzlinge für die Elementbestimmung mittels Röntgenfluoreszenzanalyse Foto: LLBB

Wir untersuchen Böden und Gesteine auf ihre geochemischen und mineralogischen Eigenschaften. Die Daten bilden eine wichtige Grundlage für die Beurteilung des Untergrunds und ermöglichen Aussagen zu Entstehung, Eigenschaften und möglicher Belastung von Böden. Auch fossile Pollen werden bei uns aufbereitet, da sie Hinweise zum Alter von eiszeitlichen Ablagerungen in Brandenburg geben.

Die geochemische Analyse dient der Bestimmung der chemischen Zusammensetzung, also welche Elemente in einem Boden in welcher Menge vorkommen. Die kann z. B. mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) untersucht werden und dient der Identifizierung von Rohstoffpotenzialen und zur Umweltbewertung. Die Boden- oder Gesteinsproben werden als Vorbereitung auf die Analytik mit Hilfe eines Schmelzmittels bei ca. 1200 °C aufgeschmolzen. Durch eine schnelle Abkühlung erstarren die Proben als Glas und können je nach enthaltenem chemischem Element gefärbt sein.

Bei der Untersuchung der mineralischen Bestandteile (insbesondere Tonminerale) mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie (XRD) werden Strukturen (Art der Verknüpfung der Atome) analysiert. Ein bekanntes Beispiel ist Kohlenstoff. Sind die Atome in 6er-Ringen in übereinanderliegenden Schichten eingeordnet, heißt das Mineral Graphit (z. B. verwendet in Bleistiften). Sind die Kohlenstoffatome 3-dimensional verknüpft, heißt das Mineral Diamant. Beides ist jedoch chemisch gesehen elementarer Kohlenstoff. Die Struktur hat also einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften und damit die Nutzbarkeit von Mineralen.

Ein weiteres Beispiel ist die Untersuchung der Bindung von Aluminium und Kalium. Ist Kalium in Feldspäten fest gebunden, ist es als wichtiger Pflanzennährstoff nicht verfügbar. Ist es an Tonmineraloberflächen locker angelagert, ist es pflanzenverfügbar und wirkt als Dünger. Liegt hingegen Aluminium frei im Boden vor, schränkt es das Wurzelwachstum von Pflanzen ein. Die Untersuchung von Tonmineral-Strukturen kann Hinweise auf freies Aluminium und damit die Versauerung von Böden liefern.

Runde Schmelzlinge, die wie buntes Glas aussehen, in verschiedenen Braun-, Grün- und Blautönen, die mit den jeweiligen Elementzusammensetzungen beschriftet sind (zum Beispiel Kupferoxid leben einem blauen Schmelzling).
Farbige Schmelzlinge für die Elementbestimmung mittels Röntgenfluoreszenzanalyse Foto: LLBB

Wir untersuchen Böden und Gesteine auf ihre geochemischen und mineralogischen Eigenschaften. Die Daten bilden eine wichtige Grundlage für die Beurteilung des Untergrunds und ermöglichen Aussagen zu Entstehung, Eigenschaften und möglicher Belastung von Böden. Auch fossile Pollen werden bei uns aufbereitet, da sie Hinweise zum Alter von eiszeitlichen Ablagerungen in Brandenburg geben.

Die geochemische Analyse dient der Bestimmung der chemischen Zusammensetzung, also welche Elemente in einem Boden in welcher Menge vorkommen. Die kann z. B. mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) untersucht werden und dient der Identifizierung von Rohstoffpotenzialen und zur Umweltbewertung. Die Boden- oder Gesteinsproben werden als Vorbereitung auf die Analytik mit Hilfe eines Schmelzmittels bei ca. 1200 °C aufgeschmolzen. Durch eine schnelle Abkühlung erstarren die Proben als Glas und können je nach enthaltenem chemischem Element gefärbt sein.

Bei der Untersuchung der mineralischen Bestandteile (insbesondere Tonminerale) mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie (XRD) werden Strukturen (Art der Verknüpfung der Atome) analysiert. Ein bekanntes Beispiel ist Kohlenstoff. Sind die Atome in 6er-Ringen in übereinanderliegenden Schichten eingeordnet, heißt das Mineral Graphit (z. B. verwendet in Bleistiften). Sind die Kohlenstoffatome 3-dimensional verknüpft, heißt das Mineral Diamant. Beides ist jedoch chemisch gesehen elementarer Kohlenstoff. Die Struktur hat also einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften und damit die Nutzbarkeit von Mineralen.

Ein weiteres Beispiel ist die Untersuchung der Bindung von Aluminium und Kalium. Ist Kalium in Feldspäten fest gebunden, ist es als wichtiger Pflanzennährstoff nicht verfügbar. Ist es an Tonmineraloberflächen locker angelagert, ist es pflanzenverfügbar und wirkt als Dünger. Liegt hingegen Aluminium frei im Boden vor, schränkt es das Wurzelwachstum von Pflanzen ein. Die Untersuchung von Tonmineral-Strukturen kann Hinweise auf freies Aluminium und damit die Versauerung von Böden liefern.