Bachelorarbeit

Mudpots als Proxies für vulkanisches, volatiles As und Sb

Alexander Hurley (11/2012-09/2013)

Betreuer: Britta Planer-Friedrich, Julia Arndt

Gasphasenproben von volatilen Metal(loid)en in Hydrothermal-Systemen zu gewinnen stellt noch immer eine methodische Herausforderung dar. Alternativ wird der Chemismus von Schlammtöpfen (mudpots) als Stellvertreter-Medium anhand von Thallium, Arsen und Antimon untersucht. Dies beruht auf der Annahme erhöhter Verweilzeiten von Gasen, und einer einhergehenden Begünstigung der Lösung von volatilen Metal(loid)en in die Flüssigphase, im Vergleich zu heißen Quellen. Idealerweise muss hierfür der Chemismus Exhalationen des Hydrothermal-Systems zugeschrieben werden. Anreicherungsfaktoren (Mg-normalisiert; Flüssigphase-Grundgestein-Verhältnis: logF(i)AQ=R)) wurden zur Bestimmung der Metal(loid)-Beiträge aus Tiefen-Prozessen genutzt. Verhältnisse stabiler Wasserisotope (δ2H, δ18O), sowie Schwefelkonzentrationen wurden zur Herkunftsbestimmung der vorhandenen Flüssigphase verwendet. 32 Schlammtöpfe im Yellowstone Nationalpark wurden beprobt, an zweien wiederholt. Gesamtmetall(oid)konzentrationen (As, Sb, Tl, Mg) wurden aus Flüssigphase (gefiltert) und Festphase (alteriertes Wirtsgestein, anschließender Mikrowellenaufschluss) mittels ICP-MS bestimmt. Die Speziesanalyse von As, Sb, Tl und S (Flüssigphase) wurde mit einer IC-ICP-MS durchgeführt. δ2H und δ18O Verhältnisse wurden extern mit Hilfe einer TC-IRMS ermittelt. Weitere Parameter, wie pH, spez. Leitfähigkeit und Temperatur wurden vor Ort aufgenommen. Stabilität der untersuchten Parameter im Untersuchungszeitraum wurde aus der wiederholten Beprobung geschlossen. Die Anreicherungsfaktoren zeigten starke Unterschiede bezüglich betrachteter Elemente (Tl < Sb < As) und zwischen den Thermalgebieten; für logF(As)AQ=R wurde eine negative Korrelation mit pH festgestellt. In 5 der 7 untersuchten Thermalgebieten wurde eine Anreicherung von As und, bzw. oder, Sb ermittelt, die nicht von oberflächen(nahen) Prozessen stammen kann und eine Anreicherung durch hydrothermal Prozesse impliziert. Heiße Quellen zeigten höhere Anreicherungsfaktoren für pH>3. Einflüsse von meteorischem Wasser und das Bestimmen des Dampfbeitrages zur Flüssigphase konnten zum Teil durch δ2H und δ18O, sowie Schwefelmessung bestimmt werden. Methodische Grenzen dieser Arbeit erlaubten keine verlässliche Zuweisung einer Stellvertreter-Funktion. Da Schlammtöpfe - anders als heiße Quellen - die direkte Betrachtung volatiler Metal(loid)- Exhalation erlauben könnten, sind weitere Untersuchung diesbezüglich Aufgabe künftiger Forschung.