Fragekatalog (GÖK)

Question 1

1. Beschreiben Sie den Begriff Geochemie.

Accepted Answer

Geochemie setzt sich zsm aus Geo+Chemie. Ist die Wissenschaft von der chemischen Zusammensetzung und den chemischen Veränderungen der Erde. Sie befasst sich mit dem stofflichen Aufbau, der Herkunft, Verteilung, Stabilität und dem Kreislauf von chemischen Elementen und deren Isotopen in der Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre. Eigentlich bestimmt nur die Anwendung chemischer Arbeitsmethoden das Feld der Geochemie.-> Chemische Analyse von Gesteinen, Mineralen, Schmelzen, Fluiden, Wasser und Gas

Question 2

2. Teilen Sie die Elemente in kompatibel und inkompatibel

Accepted Answer

*Kompatibele Elemente Spurenelemente, die bevorzugt in das Kritallgitters eines Minerals eingebaut werden. z.B. Mn, Zn, Cu, Co, Ni *Inkompatible Elemente bevorzugter Einbau in die Schmelze. Bevorzugt Pegmatite (granatischer, alkaligranischer Zusammensetzung. - La, U, Nb, Ta, Pb (siehe Abbildung, geochemische Klassifikation der Elemente)

Question 3

Elemente mit hohe Feldstärke (high field strength HFSE)

Accepted Answer

HFSE: Elemente hoher Kernladungszahl und mit geringen Ionenradius • Metalle der Seltenen Erden• Thorium• Uran• Zirconium• Hafnium• Niob• Tantal

Question 4

Elemente einteilen nach: große Ionen – lithophil (large ion lithophile LILE) ein.

Accepted Answer

LILE: lithophile Elemente, mit großem Ionenradius. Zeichnen sich aus durch ihre Inkompatibilität beim Kristallisieren, verbleiben hauptsächlich in der Schmelze.  Kalium Rubidium Cäsium Strontium Barium

Question 5

3. Welche chemischen Reaktionstypen sind bei der chemischen Verwitterung wichtig?

Accepted Answer

Chemische Verwitterung :Oxidation, HydrolyseLösungsverwitterung Oxidationsverwitterung -> RedoxreaktionLösungsverwitterung -> Additionsreaktion?Hydrolyse: Kondensationsreaktionen: Bei einer Kondensationsreaktion werden zwei Fragmente (R1 und R2) miteinander verknüpft, wobei ein kleines Molekül (z.B. Wasser H2O oder ein Alkohol R-OH) abgespalten wird. Bei einer Kondensationsreaktion erfolgt zuerst eine Addition, der eine Eliminierung folgt. Die Umkehrung der Kondensationsreaktion ist die Solvolyse, deren wichtigster Spezialfall die Hydrolyse ist (also die Umsetzung mit Wasser).

Question 6

5. Welche Bedeutung haben die Meteoriten für unser Verständnis der Geochemie der Erde?

Accepted Answer

Dient zur Aufklärung des Sonnensystems, und zur Ableitung der Häufigkeit im Sonnensystem. Man unterscheidet zwischen Eisen,- und Steineisenmeteoriten, undifferenzierte (Chondrite) und differenzierte (Achondrite).

Question 7

6. Was verstehen wir unter „bulk silicate Earth“ (BSE) ?Warum gebrauchen wir z.B. „bulk silicate Earth“ zur Normierung der Gesamtgesteinsanalysen?

Accepted Answer

Bulk Silicate Earth (BSE) = Primitiver MantelRepräsentiert die Zusammensetzung der Erde nachdem sich der Kern,aber noch nicht die Kruste, separiert hat. Wird als Reservoir derheutigen Kruste angenommen Das klassische BSE Model wird genutzt um die BSE von den undifferenzierten Meteoriten (Chondriten (Kohlenstoffchondrite)) abzuleiten. Chondrite Model: Mit diesem Modell werden feuerfeste lithophile Elemente (d.h. solche, die nicht in den Kern eintraten, sondern im Silikatmantel blieben) untersucht. Nicht Chondrite Model: weisen auf Unterschiede zwischen den primativen Erdmantel und Chondriten hin, um eine etwas andere, nicht-chondritische Zusammensetzung des primitiven Mantels abzuleiten.

Question 8

7. Was sind (1) stabile oder (2) radiogene Isotope und worin liegt ihr Nutzen in der Geochemie?

Accepted Answer

Isotope: Atomkerne eines Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Anzahl von Neutronen werden als Isotope bezeichnet. Es sind spezielle Nuklide. Wegen der gleichen Protonenzahl (= Kernladungszahl) haben Isotope auch die gleiche Anzahl von Elektronen in der Hülle. 11H 12H 13H Radiogene Isotope: Radioaktive Isotope zerfallen unter Aussendung radioaktiver Strahlung.Alle chemischen Elemente oberhalb der Ordnungszahl Z = 83 sind von Natur aus radioaktiv (natürliche Radioaktivität). Der Zerfall von z. B. dem Uranisotop ist der Beginn einer Zerfallsreihe, die mit dem stabilen Bleiisotop endet.

Question 9

Konkordia, Diskordia Erklären Sie kurz worum es sich handelt. Was ist eine Isochrone und welche Informationen liefert sie?

Accepted Answer

Pb/U Diagramm, zur Altersbestimmung basierend auf einem Pb/U Zerfall. Dabei werden die Zirkone (nach der Entstehung erleiden ein Bleiverlust bei Temepraturerhöhung) gemessen.Je höher Pb Verlust -> desto höher die Temp.Je höher der U Gehalt -> desto älter der Zirkon (U immobil) Konkordia das System befindet sich im GW.

Question 10

9. Aus welchem Grund werden Sm/Nd- und Rb/Sr-Verhältnisse zusammen betrachtet?

Accepted Answer

Isotopensysteme zur Bestimmung des Gesteinsalters. Nur beschränkt nutzbar, da eine Variabilität zusammengehörender Gesteine gering ist und die Mobilität des Neodyms beschränkt ist. Das geochemische Verhalten (Rb inkompatibel, Sr kompatibler als Nd) hat zu einer negativen Korrelation geführt zwischen den Systemen (vorallem für ozeanische Basalte).Kontinentale Kruste große Variation an Sr/Nd Isotopenzusammensetzung. Ozeanische Kruste (neg. Korrelation) bricht zusammen.Grund: extrem variable Rb/Sr Verhältnisse die zu 87Sr/86Sr Verhältnisen werden. Sm und Nd verhalten sich ähnlich.

Question 11

10. Welche unterschiedlichen Informationen liefern uns Hauptelemente, Spurenelemente

Accepted Answer

Hauptelemente: Mg, Na, Ca, Fe, Al, Si, OVerschiedene Oxidationszahlen, unterschiedliche Ionenladungen und ElektronennegativitätSind lithophil (in Silikate eintretend), in der Erdkruste zu finden. In den meisten Erdelementen zu finden wie Olivin, Quarz.. Spurenelemte: Elemente die in geringer Konzentration vorhanden sind. Si, Zn, Mg, Fe, I, Se, Co, Crin Konzentrationen unter 0,1 % bzw. 1000 ppm

Question 12

12. Was ist die Kalzitkompensationstiefe (calcite compensation depth CCD)?

Accepted Answer

CCD (Carbonate Compensation Depth): ca. 5 km Maximale Tiefe innerhalb derer Carbonate gebildet werden können. Im Ozean bei der Entstehung von biogenen Sedimenten.

Question 13

13. Welche Aussagen ermöglicht die Interpretation der Geochemie (1) klastischer Sedimente und (2) chemischer Sedimente? Welche geochemischen Parameter kontrollieren die Zusammensetzung der chemischen Sedimente?

Accepted Answer

1) Klastische Sedimente Ablagerungen, deren Komponenten in der Hauptsache durch mechanische Verwitterung erzeugt wurden, nämlich Tone, Schluffe, Sande und Kiese 2) Chemische Sedimente: Durch den Prozess der Eindampfung wird die Salinität solange erhöht, bis Salz ausfällt. Rate des Meeres und der Eindampfungsrate bestimmen die Geochemie. Z.B. Evaporite, reine Kalke

Question 14

14. Was bedeutet (1) peraluminous, (2) metaluminous, (3) alkalin und (4) peralkalin? Warum sind die magmatischen Gesteine in kontinentalen Grabenbrüchen alkalin?

Accepted Answer

# peraluminous: vulkanische, magmatische Gesteine mit hohem Al-Gehalt# metalumious: igneous rocks in which there are fewer molecules of Al2O3 than of (CaO + Na2O + K2O)# alkalin: magmatisches Gestein mit Alkalimetallen und geringen SiO2 Anteil z.B. Phonolith#peralalkalin: beschreibt die Ausnutzung von Al2O3,felsische magmatische Gesteine angereichert mit Na2O + K2O , sehr Oxid reich.

Question 15

15. Was bedeuten die Begriffe Metasomatose bzw. Alteration? Welche Reservoire hydrothermaler Fluid kennen Sie? Skizzieren Sie ein Grant-Diagramm und erklären Sie es.

Accepted Answer

Metasomatose: (Verdrängung). Dabei wird das Material eines Gesteins durch andere Gesteinskomponenten ersetzt. Veränderung der elementaren chemischen Zusammensetzung eines Gesteins. (Metasomatische Prozesse finden vor allem in der durch pneumatolytische und hydrothermale Prozesse geprägten Endphasen der Differenzierung von Magmen statt.[1] Das Gestein wird hier durch mehr oder weniger heiße, aggressive Fluide angegriffen. Die vorhandenen Minerale reagieren dabei mit den in den Fluiden gelösten Stoffen zu anderen Mineralen.)≠ Metamorphose: isochemische Umwandlung der mineralogischer Zusammensetzung eines Gesteins, durch Temp. Oder Druckveränderung.Alteration: Umwandlung von Mineralen zu sekundären Mineralen, dabei wird die chemische Struktur verändert.

Question 16

CI-Chondrite?

Accepted Answer

Ähneln am stärksten der Elementhäufigkeitsverteilung vomursprünglichen Sonnennebel und werden daher als Erdäquivalentbenutzt.Um das Äquivalent für die BSE zu bekommen, werden Siderophile undvolatile Elemente rausgerechnet.Aufällig ist, dass manche Häufigkeiten nicht übereinstimmen zb. Nd

Question 17

Ionenstärke definieren, welche Auswirkungen hat die Ionenstärke auf die Löslichkeit von Mineralen und die Adsorption bei Tonbarrieren in Deponien?

Accepted Answer

Die Ionenstärke I einer Lösung ist ein Maß für die elektrische Feldstärke aufgrund gelöster Ionen.Die chemische Aktivität gelöster Ionen und die Leitfähigkeit von Elektrolyt-Lösungen stehen mit ihr im Zusammenhang. Niedrige Salzkonzentrationen, können die Löslichkeit eines Protons erhöhen (Einsalzeffekt). Während hohe Salzkonzentration verringern (Aussalzeffekt).

Question 18

Was sind Evaporite?

Accepted Answer

Chemische Sedimente. Prozess der Bildung -> Eindampfung (Rate der Eindampfung bestimmt die Geochemie) Zusammensetzung vom Meerwasser

Question 19

Metamorphose?

Accepted Answer

Umkristallisation im festen Zustand bis zur Anatexis. Die geochemische Zusammensetzung erfährt keine Veränderung. Ausnahme: fluide Phase (H2O/CO2) Tonstein -> Glimmerschiefer + H2O

Question 20

Alteration/Metasomtose?

Accepted Answer

Austauschreaktion zwischen Fluid und Gestein. Bsp.: hydrothermale Lagerstätten

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