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Silicon isotope fractionation at low temperatures in the presence of Aluminum: An experimental approach and application to different weathering regimes
Oelze, Marcus

Main titleSilicon isotope fractionation at low temperatures in the presence of Aluminum: An experimental approach and application to different weathering regimes
Title variationsSilizium Isotopenfraktionierung bei niedrigen Temperaturen in Anwesenheit von Aluminium: Ein experimenteller Ansatz und die Anwendung auf verschiedene Verwitterungsregime
Author(s)Oelze, Marcus
Place of birth: Haldensleben
1. RefereeProf. Friedhelm von Blanckenburg
Further Referee(s)Prof. Martin Dietzel
Keywordssilicon isotopes; Si isotopes; isotope fractionation; adsorption; precipitation; weathering
Classification (DDC)550 Earth sciences
SummaryWährend der chemischen Verwitterung von gesteinsbildenden Mineralen und anstehendem Festgestein werden Elemente in die umgebene Bodenlösung abgegeben.
Verhältnisse der stabilen Si Isotope zeigen dabei den möglichen Pfad von Si
von der Freisetzung bei der Verwitterung von primären Mineralen und anstehenden Festgestein bis zum anschließenden Einbau in sekundäre Minerale auf.

Die Bestimmung von Si Isotopenfraktionierungsfaktoren von Reaktionen zwischen Al und Si sind daher von grundlegender Bedeutung,
da es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um die ersten Reaktionen nach der Freisetzung der beiden Elemente handelt.
Bei Reaktionen von Al und Si nehmen zwei wesentliche Prozesse eine führende Rolle ein:
1.) Si Isotopenfraktionierung bei der Adsorption von Si an Al Ausfällungen und
2.) Si Isotopenfraktionierung bei der Ausfällung von Si aus wässrigen Lösungen in An- und Abwesenheit von Aluminium.

Die durchgeführten Si Ausfällungsexperimete zeigen,
dass es beim zyklischen Gefrieren und Auftauen von Si enthaltenen Lösungen zur Ausfällung von Si kommt.
Wenn es sich dabei um reine Si Lösungen (ohne Zugabe von Al) handelt,
dann findet bei der Ausfällung keine Si Isotopenfraktionierung statt.
Im Gegensatz zu den Al freien Si Ausfällungsexperimenten ist die Si Ausfällung bei der Zugabe von Al (hier 1 mmol/l) schneller und geht mit einer Si Isotopenfraktionierung einher,
bei der bevorzugt leichtes Si in die Ausfällungen eingebaut wird.

Die durchgeführten Si Adsorptionsexperimente zeigen,
dass es bei der Adsorption von Monokieselsäure an Gibbsit zu einer signifikanten Si Isotopenfraktionierung kommt,
wobei die leichten Si Isotope bevorzugt adsorbiert werden.
Die bestimmten Si Isotopenfraktionierungsfaktoren sind stark abhängig von der initialen Si Konzentration.
Die initiale kinetische Si Isotopensignatur zeigt Anzeichen einer Reequilibrierung erst nach ca. zwei Monaten Versuchsdauer.

Weiterhin wurde die Si Isotopenzusammensetzung von natürlichen Proben und der Zusammenhang zwischen der Si Isotopensignatur und Bodenbildungsprozessen in unterschiedlichen Verwitterungsregimen untersucht.

Resultate der Si Isotopenmessungen der amorphen Si Fraktion und der Tonfraktion von Böden und Saprolit zeigen,
dass es einen starken Zusammenhang zwischen der Si Isotopenzusammensetzung dieser Phasen und der Verweilzeit im Regolith in den unterschiedlichen Verwitterungsregimen gibt.
Längere Regolith--Verweilzeiten führen zu niedrigeren 30Si/28Si Verhältnissen in den sekundär gebildeten Si Ausfällungen.
Ein Isotopen--Massenbilanzmodel zeigt,
dass das Verhältnis von partikulären Export von Si enthalten in sekundären Phasen zu dem Import von gelösten Si in die Verwitterungszone ansteigt,
wenn die Regolith--Verweilzeit abnimmt.
Dieser Wechsel wird in den 30Si/28Si Verhältnissen der sekundär gebildeten Si Ausfällungen abgebildet.
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PDF-Datei von FUDISS_thesis_000000098986
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Number of pagesXIV, 177 S.
FU DepartmentDepartment of Earth Sciences
Year of publication2015
Document typeDoctoral thesis
Media type/FormatText
LanguageEnglish
Terms of use/Rights Nutzungsbedingungen
Date of defense2015-03-05
Created at2015-03-27 : 09:12:24
Last changed2015-03-27 : 09:12:52
 
Static URLhttp://edocs.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000098986
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