Simultane Isotopenmessungen von Gasen in Flüssigkeitseinschlüssen

Untersuchungen von Isotopenverhältnissen in natürlichen Gasmischungen sind z.B. in der Kohlenwasserstoffexploration, aktiven Vulkanen oder auch in rezenten submarinen hydrothermalen Lösungen von geologischem Interesse. In Regionen, in denen keine Gasaustritte vorkommen können geringe Gasgehalte in Flüssigkeitseinschlüssen in Mineralen Hinweise auf ehemalige Gasmigrationen liefern.

Flüssigkeitseinschlüsse sind kleine Vakuole in Mineralen, die wässrige Lösungen und/oder Gas beinhalten, die während des Kristallwachstums in Form primärer oder pseudosekundärer Einschlüsse gebildet werden. Auch können sich sekundäre Einschlüsse bilden wenn die Kristalle in Gegenwart von Fluiden z.B. infolge tektonischer Beanspruchung rekristallisieren. Flüssigkeitseinschlüsse beinhalten zumindest eine wässrige oder eine Gasphase. Am häufigsten sind jedoch 2-phasige Flüssigkeitseinschlüsse in Mineralen enthalten, die neben Flüssigkeit auch eine Gasblase beinhalten. Die gasförmige Phase in Flüssigkeitseinschlüssen besteht häufig aus Wasserdampf oder CO2, CH4, H2S und/oder N2. Die Isotopenverhältnisse der in den Flüssigkeitseinschlüssen enthaltenen Gase in Mineralen aus verschiedenen geologischen Milieus (z.B. magmatisch, hydrothermal, sedimentär) liefern wichtige Informationen zur Herkunft, Generierung und Migration natürlicher Gase.

Am GFZ wurde eine neue on-line Methode für simultane Messungen von Kohlenstoff- und Stickstoff- Isotopenverhältnissen in geringen Gasmengen entwickelt, die beim Aufmahlen kleiner Kristalle aus Flüssigkeitseinschlüssen freigesetzt werden. Die Kristalle werden in einem Edelstahl Crusher aufgemahlen und das freigesetzte Gas wird durch eine He Gasstrom in das Massenspektrometer eingeleitet wo die Stickstoff- und Kohlenstoffisotopenverhältnisse der Gase gemessen werden.

Die δ13C (CO2) Isotopenverhältnisse in Flüssigkeitseinschlüssen in Quarzproben aus archaischen und proterozoischen Goldlagerstätten deuten auf verschiedene CO2 Quellen in untersuchten Lagerstätten hin.

Mitarbeiter

  • Dr. Volker Lüders
  • Dr. Birgit Plessen (Sektion 5.2) 

Publikationen

  • Lüders V, Plessen B, diP rimio R (2012) Stable carbon isotopic ratios of CH4-CO2-bearing fluid inclusions in fracture-fill mineralization from the Lower Saxony Basin (Germany) – a tool for tracing gas sources and maturity. Marine and Petroleum Geology 30: 174-183
  • Plessen B, Lüders V (2012) Simultaneous measurements of gas isotopic compositions of fluid inclusion gases (N2, CH4, CO2) using continuous-flow isotope ratio mass spectrometry. Rapid Communications in Mass Spectrometry 26: 1157-1161
  • Sośnicka M, Lüders V (2013) Stable isotope analyses of fluid inclusions: Constraints for the formation of high-grade Fe ore, Krivoy Rog, Ukraine. MINERAL DEPOSIT RESEARCH FOR A HIGH-TECH WORLD, 12th SGA Biennial Meeting 2013. Proceedings, Volume 2: 738-741
  • Lüders V, Plessen B (2015) Stable carbon isotope ratios of CH4-rich gas inclusions in shale-hosted fracture-fill mineralization: A tool for tracing hydrocarbon generation and migration in shale plays for oil and gas. Marine and Petroleum Geology 63: 68-81
  • Lüders V, Klemd R, Oberthür T, Plessen B (2015) Different carbon reservoirs of auriferous fluids in African Archean and Proterozoic gold deposits? Constraints from stable carbon isotopic compositions of quartz-hosted CO2-rich fluid inclusions. Mineralium Deposita, DOI 10.1007/s00126-015-0588-x 
Volker Lüders
Wissenschaftler
Dr. Volker Lüders
Organische Geochemie
Telegrafenberg
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14473 Potsdam
+49 331 288-1434
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