Geochemie - Minerale und Gesteine - page 515

gewichtseinstellung bei tiefen Temperaturen
benötigt häufig sehr lange Zeit (z. B. mehrere
tausend Jahre zwischen HS - und SO 4 2- bei
150 °C). Wenn Sulfid und Sulfat erst kurz vor
der eigentlichen Erzbildung zusammentreffen,
z. B. durch die Mischung zweier unterschiedlich
oxidierter Lösungen, bei der dann Sulfide und
z.B.Barytausgefälltwird,sokönnendasSulfat
und das Sulfid aus den unterschiedlichen Lö-
sungen nicht mehr miteinander equilibrieren.
In hydrothermalen Systemen und bei der Bil-
dung hydrothermaler Lagerstätten ist dies ein
häufig beobachtetes Phänomen.
Neben der Temperatur kann man mithilfe der
Schwefel-Isotopie auch versuchen, Aussagen
über die Herkunft des Schwefels in Lagerstät-
ten zu machen, da sich ja beispielsweise mag-
matischer und ozeanischer Schwefel deutlich
(umfast20‰!)inihrerIsotopieunterscheiden
(siehe Abb. 4.101). Allerdings können Zumi-
schungen bakteriellen Schwefels, sekundäre
Prozesse oder Rayleigh-Prozesse bei der Lager-
stättenbildung diese Anwendung sehr erschwe-
ren und dazu führen, dass die ursprüngliche
Isotopie der Gesamtlagerstätte gar nicht mehr
eindeutig rekonstruiert werden kann. In sorg-
fältig ausgewählten Fällen und unter Anwen-
dung verschiedener geochemischer Werkzeuge
(z. B. Kombination verschiedener stabiler Iso-
topensysteme wie C, O und S mit Sr-Isotopen,
Phasengleichgewichten und Flüssigkeitsein-
schlüssen) können allerdings sehr differen-
zierte Aussagen gemacht werden.

Stickstoff als Element-Molekül N 2 auf. In Ge-
steinen kommt Stickstoff meist in Form des
Ammonium-Ions NH 4 + vor, das anstelle des
ähnlich großen Kaliums in Glimmer (Ammoni-
umhellglimmer Tobellit) oder Feldspäte (Am-
moniumfeldspat Buddingtonit) eingebaut oder
an Tonminerale adsorbiert wird. In Flüssigkeit-
seinschlüssen wird regelmäßig auch N 2 gefun-
den, insbesondere in Sedimenten, deren Stick-
stoffgehalte auch deutlich höher sind (bis über
1000 ppm) als die von Metamorphiten und
Magmatiten (meist 10 bis 100 ppm).
Die Stickstoff-Isotopie des Mantels ist nicht gut
bekannt, frische MORBs scheinen N-Isotopien
um 0 ‰ zu haben, doch wurden auch Isoto-
penwerte bis zu + 17 ‰ gemessen. Diamanten
weisen eine große Stickstoff-Isotopen-Varia-
tion zwischen - 11 und + 10 ‰ auf (Abb.
4.105), die mit ihrem Stickstoff-Gehalt positiv
korreliert, aber noch nicht wirklich verstanden
ist. Interpretationen gehen davon aus, dass die
tiefen Werte von primordialen Prozessen bei
der heterogenen Akkretion der Erde herstam-
men, für die hohen Werte werden rezyklierte
Erdoberflächengesteine mit ihren insbesondere
biogen veränderten N-Isotopensignaturen als
Ursachegenannt.Wiederum,wieschonbeim
Schwefel, verursacht bakterieller Stickstoffum-
satz die größten Isotopenfraktionierungen. Bei
Magmatiten können die Stickstoff-Isotopien in
weiten Grenzen streuen (Abb. 4.105). Abbil-
dung4.106zeigt,dassesinvielenstabilenIso-
topensystemen - und so auch beim Stickstoff -
regelmäßige Fraktionierungstrends innerhalb
der Nahrungskette gibt. Vermutlich durch das
Ausatmen isotopisch leichten Stickstoffs wird
dieStickstoffisotopieumsoschwerer,jehöher
der Organismus in der Nahrungskette steht.
Eine große Bedeutung hat die Stickstoff-Isoto-
pie in der Hydrogeochemie (Stichwort: Quellen
der Nitratbelastung von Grundwasser) und der
Bodenkunde (Stichwort: Düngemittel, Nitrat-
bildung und -abbau).

4.7.3.4 Stickstoff

Stickstoff mit seinen zwei Isotopen 14 Nund 15 N,
die jeweils Häufigkeiten von 99,63 % und
0,37 % haben, ist ein in Gesteinen wenig ver-
standenes Element, dessen Isotopie bislang le-
diglich in biogeochemischen Zusammenhän-
gen genauer untersucht wurde. Vermutlich
stelltdieAtmosphäredasgrößteirdischeStick-
stoff-Reservoir dar, und Stickstoff-Isotopenva-
riationen werden daher als d 15 N im Vergleich
zurAtmosphärenisotopieangegeben.Hiertritt