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Spektroskopische und experimentelle Untersuchungen zum Verhalten von Fluor bei der Differentiation von granitischen und pegmatitischen Magmen

Bei der Differentiation von granitischen und pegmatitischen Magmen reichert sich Fluor in den Schmelzen an. Die daraus resultierende Änderung der chemischen und physikalischen Eigenschaften (z.b. Solidustemperatur, Viskosität und Dichte) der Schmelzen beeinflußt u.a. sehr stark den Aufstieg und die Platznahme der Magmen.
Durch Kombination von strukturell/kristallographisch orientierten Methoden mit petrologisch/geochemischen Ansätzen soll ein besseres Verständnis über das Verhalten von Fluor in den Magmen erhalten werden. NMR-spektroskopische Untersuchungen von Gläsern und Reaktionsprodukten bei Raumtemperatur und in-situ bei Temperaturen bis zu 650 °C sollen ein tieferes Verständnis der Lokalstruktur des Fluors im Glas und in der Schmelze liefern. Ausgehend von einer einfachen granitischen Zusammensetzung soll der Einfluß verschiedener chemischer Komponenten, die sich zum Teil bei der Differentiation der Magmen ebenfalls stark in den Schmelzen anreichern (z.B. B2O3, Li2O), auf den strukturellen Einbau des Fluors unter georelevanten Bedingungen (T = 700-900°C, P = 1-5 kbar) verfolgt werden.


Ziel der Arbeit:

Ziel der Arbeit soll es sein, den Einfluß des Fluors auf die Struktur und damit verbunden auf die Eigenschaften der Schmelzen systematisch zu untersuchen. Von besonderem Interesse ist hierbei, in welcher Form das Fluor abhängig von der Zusammensetzung der Schmelze (z.B. den relativen Gehalten an H2O, Li2O, CaO, B2O3, Al2O3 und F selbst) gebunden ist und wie sich dieses auf die thermodynamische Aktivität des Fluors und die Transporteigenschaften der Schmelzen auswirkt. Zur Klärung dieser Frage sollen spektroskopische Methoden direkt mit geochemischen Ansätzen korreliert werden.

Arbeitsplan:

Als Ausgangssystem soll eine einfache granitische Zusammensetzung (Qz28Ab34Or38, in Gew% der Komponenten Qz=SiO2, Ab=NaAlSi3O8 und Or=KAlSi3O8) gewählt werden und verschiedene Phlogopite. In den ersten 10 Tagen soll sich der Kandidat in die zugehörende Literatur und begrenzt in die NMR Methodik einarbeiten, um einfache Experimente durchführen zu können. In den nächsten 15 Tagen werden einfache 1H, 19F und 29Si MAS NMR Messungen an den verschiedenen Syntehseproduken durchgeführt. Die Auswertung, Simulation der theoretischen Spektren, Interpretation und Zusammenfassung der Ergebnisse (BSc-Arbeit) erfordert weitere 15 Arbeitstage.