- Titel: Geochemie der Seltenen Erden
- Autor: stosch
- Organisation: UNI KOELN
- Seitenzahl: 196
Inhalt
- Kapitel – Geochemie der Seltenen Erden
- Kapitel – Geochemie der Seltenen Erden
- 1Überschrift – 1.0 Liste einschlägiger Bücher
- 1Überschrift – 2.0 Einführung
- 2Überschrift – 2.1 Geschichtliches
- 2Überschrift – 2.2 Analytik
- 2Überschrift – 2.3 Ionenradien
- 2Überschrift – 2.4 REE-Minerale
- 2Überschrift – 2.5 Wirtschaftliche Nutzung
- 2Überschrift – 2.6 Darstellung von REE-Daten
- 2Überschrift – 2.7 Seltene Erden und Isotopengeochemie
- 1Überschrift – 3.0 Verteilungskoeffizienten
- 2Überschrift – 3.1 Bestimmungsmethoden
- 2Überschrift – 3.2 Arten von Verteilungskoeffizienten
- 2Überschrift – 3.3 Spurenelementeinbau in Minerale
- 2Überschrift – 3.4 REE-Verteilungskoeffizienten wichtiger Minerale
- 3Überschrift – 3.4.1 Klinopyroxen
- 3Überschrift – 3.4.2 Orthopyroxen
- 3Überschrift – 3.4.3 Olivin
- 3Überschrift – 3.4.4 Granat
- 3Überschrift – 3.4.5 Amphibol
- 3Überschrift – 3.4.6 Glimmer
- 3Überschrift – 3.4.7 Feldspäte
- 3Überschrift – 3.4.8 SiO2-Minerale
- 3Überschrift – 3.4.9 Zirkon
- 3Überschrift – 3.4.10 Titanit
- 3Überschrift – 3.4.11 Minerale der Epidotgruppe
- 3Überschrift – 3.4.12 Phosphate
- 4Überschrift – 3.4.12.1 Apatit
- 4Überschrift – 3.4.12.2 Monazitgruppe
- 4Überschrift – 3.4.12.3 enotim
- 3Überschrift – 3.4.13 Perowskit
- 3Überschrift – 3.4.14 Minerale der Spinellgruppe
- 3Überschrift – 3.4.15 Rutil
- 3Überschrift – 3.4.16 Ilmenit
- 3Überschrift – 3.4.17 Pyrochlor
- 3Überschrift – 3.4.18 Sonstige Minerale
- 1Überschrift – 4.0 Kristallisations- und Schmelzmodelle
- 2Überschrift – 4.1 Kristallisationsmodelle
- 3Überschrift – 4.1.1 Gleichgewichtskristallisation
- 3Überschrift – 4.1.2 Fraktionierte Kristallisation
- 2Überschrift – 4.2 Schmelzmodelle
- 3Überschrift – 4.2.1 Gleichgewichtsaufschmelzung
- 3Überschrift – 4.2.2 Fraktionierte Aufschmelzung
- 2Überschrift – 4.3 Die inverse Methode des Modellierens
- 3Überschrift – 4.3.1 Gleichgewichtsaufschmelzen
- 3Überschrift – 4.3.2 Fraktionierte Kristallisation
- 3Überschrift – 4.3.3 Unterscheidung von partiellem Aufschmelzen und fraktionierter Kristallisation
- 1Überschrift – 5.0 Kosmochemie der Seltenen Erden
- 2Überschrift – 5.1 Nukleosynthese und Meteorite
- 2Überschrift – 5.2 Gesamtgesteinsanalysen von Chondriten
- 2Überschrift – 5.3 REE-Verteilungen in Einschlüssen und Chondren
- 2Überschrift – 5.4 REE in Achondriten
- 2Überschrift – 5.5 Das Chondritmodell für die Erde
- 2Überschrift – 5.6 Der Mond
- 1Überschrift – 6.0 Seltene Erden in Materialien der Erde
- 2Überschrift – 6.1 REE in Gesteinen des Erdmantels
- 3Überschrift – 6.1.1 Alpinotype Peridotite und Hochtemperaturperidotite
- 3Überschrift – 6.1.2 Ultramafite als Teile von Ophiolithen
- 3Überschrift – 6.1.3 Ozeanbodenperidotite
- 3Überschrift – 6.1.4 enolithe in Basalten und Kimberliten
- 2Überschrift – 6.2 REE in partiellen Schmelzen des Erdmantels
- 3Überschrift – 6.2.1 Ozeanrückenbasalte
- 3Überschrift – 6.2.2 Ozeaninselbasalte
- 3Überschrift – 6.2.3 Erweiterte REE-Diagramme
- 3Überschrift – 6.2.4 Magmatite der Inselbögen
- 3Überschrift – 6.2.5 Magmatite der aktiven Kontinentalränder
- 3Überschrift – 6.2.6 Magmatite der „Back-Arc“-Becken
- 3Überschrift – 6.2.7 Kontinentale Flutbasalte
- 3Überschrift – 6.2.8 Vulkanismus kontinentaler Riftzonen und K-reiche kontinentale Vulkanite
- 3Überschrift – 6.2.9 Komatiite
- 2Überschrift – 6.3 REE in Gesteinen der kontinentalen Erdkruste
- 3Überschrift – 6.3.1 Bildung der kontinentalen Kruste
- 3Überschrift – 6.3.2 REE in Magmatiten der kontinentalen Kruste
- 3Überschrift – 6.3.3 REE in Metamorphiten
- 4Überschrift – 6.3.3.1 Die kontinentale Unterkruste
- 4Überschrift – 6.3.3.2 Das Verhalten der REE bei der Metamorphose
- 3Überschrift – 6.3.4 REE im sedimentären Bildungsbereich
- 4Überschrift – 6.3.4.1 Das Verhalten der REE bei der Verwitterung
- 3Überschrift – 6.3.5 REE in klastischen Sedimenten
- 1Überschrift – 7.0 Geochemie der Seltenen Erden – Epilog
- 1Überschrift – 8.0 Literaturzitate
Vorschau
Geochemie der Seltenen Erden
Granitoide
MORB
OIB
;;; yyy ;;; yyy yyy ;;; ;;; yyy yyy ;;;
Chondrite
Oberkruste Unterkruste
30 – 60 km
ober
er
≥670 km
Ma
nte
l
Nord a
unte
rer
meri
ka
x
Pazifik
innerer Kern
äußerer Kern
J
0
1250 2500 km
1225 km 2250 km
innerer Kern
2900 km Mantel
äußerer Kern
H.-G. Stosch*
Vorlesungen am Mineralogisch-Petrographischen Institut der Universität zu Köln, 1988 – 1993, Skript mit Ergänzungen von 1998 und Sommer 2000 *jetzt: Institut für Petrographie und Geochemie, Universität Karlsruhe
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Dieses Skript ist bei einer Serie von Vorlesungen im Fach Mineralogie in Köln entstanden. Ich erhebe weder Anspruch auf Vollständigkeit noch Aktualität oder gar Richtigkeit. So vermissen sie vielleicht eine ausführliche Darstellung der aquatischen Geochemie der Seltenen Erden. Meine beschränkte eit wird es mir nur hin und wieder gestatten, das Skript zu aktualisieren, und auch dies nur in jeweils kleinen Bereichen, da ich mich in der Lehre mit der Geochemie nur noch am Rand beschäftige. Wenn Sie sachliche Fehler oder auch Druckfehler und sprachliche Unzulänglichkeiten feststellen, oder falls Ihnen sonstige beklagenswerte ustände aufstoßen, teilen Sie mir dies bitte mit! Auf der Suche nach dem für meine wecke idealen Textverarbeitungsprogramm bin ich durch verschiedene Programme dieser Kategorie gegangen, wobei bei der Übertragung von einem in ein anderes zwangsläufig Fehler, insbesondere infolge von nicht mehr aktuellen Querverweisen aufgetreten sind, die mir möglicherweise nicht alle aufgefallen sind. Das Skript ist mit Adobe FrameMaker geschrieben. Die Abbildungen sind durchweg in Adobe Illustrator gezeichnet oder zumindest verschönert. Eine Reihe der Plots wurde früher mit DeltaGraph gemacht und später mit IgorPro von WaveMetrics (http://www.wavemetrics.com/). Die Kristallzeichnungen stammen aus der Bibliothek des Programms CrystalMaker (http:/ /www.crystalmaker.com/). Die Tabellen für die Darstellung einiger U–Th–Pb-Diagramme schließlich wurden mit Wing berechnet, das in der Version 1.1 von 1989 immer noch anstandslos auf meinem G3-PowerBook läuft. Dank an: die aktiveren der Hörer/innen der damaligen Vorlesungen, namentlich D. Bosbach, U. Fleischer und J. Weber sowie an Herrn Kollegen W. Heinrich/Potsdam für Lob, Tadel und Vorschläge, welche den Ausschlag für die Überarbeitung des dritten Kapitels im Spätsommer 2000 gaben.
Liste einschlägiger Bücher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Geschichtliches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Analytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Ionenradien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 REE-Minerale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Wirtschaftliche Nutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Darstellung von REE-Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Seltene Erden und Isotopengeochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Verteilungskoeffizienten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Bestimmungsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Arten von Verteilungskoeffizienten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Spurenelementeinbau in Minerale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 REE-Verteilungskoeffizienten wichtiger Minerale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Klinopyroxen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Orthopyroxen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Olivin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Granat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Amphibol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Glimmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Feldspäte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 SiO2-Minerale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 irkon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Titanit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Minerale der Epidotgruppe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Phosphate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Apatit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 Monazitgruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61 enotim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
Perowskit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Minerale der Spinellgruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Rutil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Ilmenit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Pyrochlor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Sonstige Minerale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Kristallisations- und Schmelzmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Kristallisationsmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Gleichgewichtskristallisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Fraktionierte Kristallisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Schmelzmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Gleichgewichtsaufschmelzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Fraktionierte Aufschmelzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Die inverse Methode des Modellierens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Gleichgewichtsaufschmelzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Fraktionierte Kristallisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Unterscheidung von partiellem Aufschmelzen und fraktionierter Kristallisation . . . 91 Kosmochemie der Seltenen Erden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Nukleosynthese und Meteorite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Gesamtgesteinsanalysen von Chondriten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 REE-Verteilungen in Einschlüssen und Chondren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 REE in Achondriten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Das Chondritmodell für die Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Der Mond . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112