Geology Reference
In-Depth Information
Kasten 4.11
Henry's Gesetz
In Kasten 3.5 wurde der Aktivitätsbegriff ein-
geführt. Er ist nicht nur auf Festphasen, son-
dern auf Phasen aller Aggregatzustände an-
wendbar. In idealen Mischungen sind die Ak-
tivität und die durch den Molenbruch ausge-
drückte Konzentration einer Komponente
identisch, in realen Mischungen dagegen
können sie stark voneinander abweichen
(siehe Abb. 4.44). Diese Abweichungen wer-
den durch teilweise sehr komplexe thermody-
namische Formulierungen beschrieben. Im-
mergibtesallerdingseinenBereichsehrklei-
ner Konzentrationen, in dem Henry's Gesetz
erfüllt ist, was besagt, dass Aktivität und Kon-
zentration durch eine einfache Proportionali-
tätskonstante
k
verknüpft sind:
a
i
=
k
·
X
i
.In
diesem Bereich beeinflusst also die zuge-
mischte Komponente nicht die thermodyna-
mischen Mischungseigenschaften der Ge-
samtphase. Eine zugemischte Komponente
kann z.B. ein Spurenelement in einer
Schmelze sein, das damit ein hervorragender
„stiller Beobachter“ geologisch-geochemi-
scher Prozesse oder auch ein für bestimmte
Quellregionen (z.B. angereicherten oder ab-
gereicherten Mantel)
1,0
ideale Mischung
0,8
reale Mischung
0,6
0,4
0,2
Henry´s Gesetz
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
X
Jad
in Cpx
4.44
Reale und ideale Mischungen am Beispiel
eines Na-haltigen Klinopyroxens. Im Falle einer
idealen Mischung der verschiedenen Endglied-
komponenten wäre
a
Jad
streng mit
X
Jad
korreliert
(schwarze gestrichelte Linie). In der Realität da-
gegen ist der Zusammenhang von
a
Jad
und
X
Jad
höchst kompliziert (rote Linie). Der Bereich, wo
sich ideales und reales Mischungsverhalten glei-
chen, wird als Geltungsbereich von Henry's Ge-
setz bezeichnet. Nach Holland (1990).
typischer Fingerab-
druck ist.
oder Mineralen also im Prozent- bis Zehnerpro-
zentbereich erhalten, Nebenelemente typischer-
weise im Bereich von 0,1-1 Gew.-%, und Spu-
renelemente im Bereich von ppb bis in den
drei-, selten vierstelligen ppm-Bereich. Natür-
lich kann ein und dasselbe Element in einem
Gestein Hauptelement, in einem anderen dage-
gen Spurenelement sein - das hängt sowohl von
der Quelle ab, aus der das Gestein stammt, als
auch von den Phasen, die das Gestein aufbauen,
da diese die Elemente ja einbauen müssen.
Um Elementgehalte in einem Reservoir - z. B.
der kontinentalen Kruste oder dem Mantel -
ohne zu große Spreizung der Achsen darstellen
zu können, und um die Gehalte auch in einen
zumindest groben genetischen Zusammenhang
zu stellen, werden Elementgehalte und speziell
Spurenelementgehalte häufig auf
chondritische
Konzentrationen
normiert. So sieht man schnell,
obbestimmteElementegegenüberdemSonnen-
system bzw. der Gesamterde angereichert oder
verarmt sind (Tabelle 4.4). Man beachte, dass es
für Spurenelemente unterschiedliche Chondrit-
Werte verschiedener Bearbeiter gibt (Tabelle
4.3). Bisweilen werden auch andere Normierun-
gen wie
MORB
,„
primitiver Mantel
“oder„
Post-
Archaean Australian Shale, PAAS
“herangezo-
gen, je nachdem, was die Fragestellung verlangt.
Werden solche normierten Elementgehalte dann
noch entsprechend der Kompatibilität der Ele-
mente angeordnet (wobei „kompatibel“ hier
„kompatibel in wasserarmen basaltischen Syste-
men“ bedeutet), so erhält man die in Kasten 3.22
besprochenen
Spiderdiagramme
.
Neben dieser Häufigkeitseinteilung stellt man
fest,dassesGruppenvonElementengibt,die
