Labor für Sedimentgeochemische Analyse und Tephrenanalytik

(1) Ionen-Austausch und 'reversed phase' Flüssigkeitschromatographie(Dionex)

  • Anwendung von isokratischen und Gradienten Methoden
  • Analyse von Oberflächen-, Grundwasser, Porenwasser, organischen sequentiellen Extraktionslösungen fester Proben, sowie wässrigen Extrakten von Staub- und Bodenproben zur Bestimmung deren löslicher Salzgehalte
  • Elektrische Leitfähigkeits Detektion nach chemischer Mikro-Membran-Suppression
  • Spektrophotometrische UV/Vis Detektion
  • Gepulster Amperometrischer Detektor

(2) Spektralphotometrie - UV/Vis Spektrometer Lambda 2 (Perkin Elmer)

  • Extinktions und Absorptions Messungen von flüssigen Proben bei selektiven Wellenlängen sowie Aufnahme von Zeit und Wellenlängen Scans

(3) 'Flow-Injection' System FIAS 200 (Perkin Elmer)

  • Bestimmung von NH4, Si, PO4, NO3, NO2 in Kombination mit (2)
  • Bestimmung von Hydrid-bildenden Spurenelementen in Wasser sowie in Feststoffen nach Säureaufschluss in Kombination mit System (4)

(4) Elektrothermische AAS, Zeeman ET-AAS 4100 ZL (Perkin Elmer)

  • Analyse von Spurenelemente in Wasser und Feststoffen nach Säureaufschluss

(5) ICP-OES, iCAP 6000 series Spektrometer (Thermo Electron Cooperation)

  • Haupt- und Spurenelement Analyse von Wasser und Feststoffen nach Säureaufschluss

(6) Quadrupol ICP-MS, Massenspektrometer ELAN DRC-e (Perkin Elmer)

  • Spurenelementbestimmung von Wasser und Feststoffen nach Säureaufschluss

(7) IR-Spektrometrie, Kohlenstoff Analysator TOC-5000A (Shimadzu)

  • Bestimmung von gelösten organischen und anorganischen Kohlenstoff

(8) Coulometrie, Coulomat 702 (Ströhlein)(z.Zt. außer Betrieb)

  • Karbonatbestimmung von Feststoffen

(1) Gamma Spektrometrie

Anwendungen:

  • Aufnahme von 210Pb und 137Cs Aktivitätsprofilen zur radiometrischen Altersdatierung von Seesedimenten
  • Aktivitätsbestimmungen an Stäuben
  • 222Rn-Bestimmung in Wässern nach vorheriger Abtrennung an Aktivkohle
  • 226Ra-Bestimmung nach Festphasenextraktion
  • Gesamtaktivitätsbestimmungen von Lockergesteinsproben zur Thermolumineszenz Altersdatierung

Geräte:

  • Reinst-Germanium Bohrlochdetektor mit abgesetztem Vorverstärker, U-förmige Kryostat-Ausführung (Canberra), Analoge Elektronik
  • Reinst-Germanium Bohrlochdetektore mit abgesetztem Vorverstärker, U-förmige Kryostat-Ausführung (Canberra), Digitale Elektronik
  • Reinst-Germanium ‚Broad Energy’ Detektor mit abgesetztem Vorverstärker, vertikale Kryostat-Ausführung (BE Serie, Canberra)
  • Reinst-Germanium ‚Pop Top’ Koaxialdetektor (GEM Serie), vertikale Kryostat-Ausführung (GEM Serie, EG&G ORTEC) (z.Zt. außer Betrieb)

(2) Alpha Spektrometrie

Anwendungen:

  • Simultane Aktivitätsbestimmung von α-Emittenten nach radiochemischer Abtrennung und Elektro-Plating
  • Aktiviätsbestimmung von Po-Nukliden zur Pb-210 Altersdatierung
  • Aktivitätsbestimmung von U-238 series Nukliden von Feststoffen und Fluiden nach Abtrennung
  • 235U/238U-Bestimmung

Geräte:

  • Alpha Analyst mit 8 Messkammern und 8 ‚Si-surface barrier‘ Detektoren (Canberra)

(3) Flüssig-Scintillations Spektrometrie

Anwendungen:

  • 222Rn-Bestimmungen nach Extraktion zur Detektion und Quantifizierung des Grundwasserabfluss‘ in Oberflächengewässer

Geräte:

  • Triathler (HIDEX, Finnland) (z.Zt. außer Betrieb)

Tragbares Gerät für Labor- und Feldmessungen mit Blei Abschirmung der Messkammer. Die Diskriminierung zwischen α- und β- Zerfällen basiert auf der unterschiedlichen Verlöschdauer der induzierten Photo-Peaks.

Methoden, Ausrüstung und Anwendung

  • Abtrennung und gravimetrische Bestimmung von Korngrößenfraktionen auf der Basis klassischer Methoden.
  • Korngrößenbestimmung mittels Laser-Partikel-Analyse Mastersizer 2000 (Malvern) (z.Zt. außer Betrieb) Messung der Partikelverteilung von vorbehandelten Sediment Proben in wässriger Suspension über 100 Korngrößenklassen incl. nachträglicher Berechnung der Korngrößenverteilung in Volumen-% für beliebig wählbare Korngrößenklassen < 100.
  • Bestimmung der mittleren Dichte des festen Sedimentbestandteils (ρs), bzw. Porositäts-bestimmungen am Sediment sowie Bestimmung der spezifischen Oberfläche von Partikelfraktionen mittels Helium-Pycnometer AccPY 1330 (Micromeritics) (z.Zt. außer Betrieb). Die Messergebnisse geben Auskunft über das Verhältnis von leichten (z.B., Diatomeen) zu schweren Sedimentbestandteilen (Karbonate, Silikate). Präzise Bestimmungen von ρs sind eine Grundlage für präzise Element-Flux Berechnungen jahreszeitlich geschichteter Seesedimente.
Laminierter Sedimentkern aus dem See Lago Grande di Monticchio (Italien) mit deutlich sichtbaren Tephrenlagen (z.B. bei 16, 20, 34 und 52cm) (Foto GFZ)
Lösen von Salzen im Schüttelwasserbad (Foto Becker)
Geochemische Probenaufbereitung mit Säuren (Foto Schwab)
Geochemische Probenaufbereitung mit Säuren (Foto Schwab)
Siebung von geochemisch behandelten Proben (Foto Schwab)
Siebung von geochemisch behandelten Proben (Foto Schwab)
Schweretrennung, Mineraltrennung nach der Dichte mit Schwereflüssigkeiten (Foto Schwab)
Durchlicht Aufnahmen von Tephra Gläsern aus Sedimenten vom Tiefen See Klocksin (N-Deutschland) TSK und See Czechowskie (N-Polen) JC. Ihr Chemismus korreliert mit der isländischen Askja Eruption von 1875AD. Geändert aus Wulf et al. (2016) in Quaternary Science Reviews 132.

Was ist eine Tephra?

Tephra (griechisch für Asche) wird für Materialien verwendet, die von einem Vulkan in die Atmosphäre ausgeschleudert werden (Pyroklasten), nämlich Blöcke und Bomben (>64mm), sowie leichteres Material wie Bimsstein und Asche (<2mm). Mit wachsender Entfernung von einem Vulkan werden die Tephraablagerungen feinkörniger und weniger mächtig, da kleine Partikel länger in der Schwebe bleiben können und somit später aus der Atmosphäre herabfallen. Die Transportwege können tausende Kilometer betragen. Die feinsten Aschepartikel werden als Kryptotephra (mit dem bloßen Auge nicht sichtbare Tephra) bezeichnet.

Im Labor für Tephrenanalytik werden aus Seesedimentkernen entnommene Proben zur Identifikation und geochemischen Analyse einzelner Kryptotephren (Glaspartikel) aufbereitet. Identifizierte Kryptotephren sind Voraussetzung zur Erstellung einer Tephrenchronolgie, welche die unabhängige Datierung unserer Paläoklima- und Umweltarchive erlaubt.

Methoden, Ausrüstung und Anwendungsschritte:

  • Lösung von Salzen in beheiztem Schüttelwasserbad
  • Geochemische Behandlung mit Säuren
  • Nasssieben zur Abtrennung verschiedener Korngrößen Fraktionen
  • Schweretrennung, Mineraltrennung nach der Dichte mit Schwereflüssigkeiten
  • Mikroskopische Glaspartikel Identifikation und Separation unter dem Binokular (Zeiss Jenapol) bzw. mit einem Mikromanipolator
  • Einbettung in Kunstharz und manuelle Anfertigung eines polierten Anschliffs
  • Analyse der Hauptelementzusammensetzung der Glaspartikel unter der Elektronenstrahlmikrosonde JEOL JXA-8230

Kontakt

Georg Schettler
Wissenschaftler
Dr. Georg Schettler
Klimadynamik und Landschaftsentwicklung
Telegrafenberg
Gebäude C, Raum 328
14473 Potsdam
+49 331 288-1335
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Kontakt: Tephrenanalytik

Markus Schwab
Wissenschaftler
Dr. Markus Schwab
Klimadynamik und Landschaftsentwicklung
Telegrafenberg
Gebäude C, Raum 455
14473 Potsdam
+49 331 288-1388
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