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male) Lösungen dagegen zeigen deutliche Li-
Isotopenfraktionierungen bei
Fluid-Gesteins-
We c h s e l w i r k u n g e n
.Beiderhydrothermalen
ZersetzungvonGranitenbeispielsweisewirdLi
aus dem Granit herausgelöst und dabei wird
das schwere Li bevorzugt. Verwitterter Granit
wird also isotopisch leichter und ist verarmt an
Li im Vergleich zum frischen Granit. Je nach
Verwitterungsgrad können
d
7
Li-Werte bis zu
- 20 ‰ erreicht werden. Wenn Basalte mit
Meerwasser reagieren, wird Li aus dem Meer-
wasser in neu gebildete Tonminerale (v. a.
Smektite) eingebaut. Daher sind alterierte Ba-
salte reich an Li (bis
G
75 ppm) und sie sind
isotopisch schwerer als unalterierte Basalte (bis
+14‰).
Bor ist ungleich komplizierter. Experimente
und Naturbeobachtungen haben nämlich ge-
zeigt, dass die Fraktionierung der Bor-Isotope
zwischen zwei Phasen nicht nur von der Tem-
peratur, sondern vor allem auch vom
pH-Wert
gesteuert wird (Abb. 4.111), da vom pH-Wert
die
Koordination der Bor-Atome
mit Sauer-
stoff abhängt und dies - wie auch bei anderen
Elementen, z. B. Li, die Fraktionierung ent-
scheidend beeinflussen kann (Abb. 4.111). Da-
bei reichert sich das schwerere Isotop
11
Bauf
trigonal
koordinierten Strukturplätzen an
(also mit drei umgebenden Sauerstoffatomen
in einer Ebene), während
10
B
tetraedrische
Koordination bevorzugt. In Borosilikaten kann
Bor trigonal und/oder tetraedrisch durch Sau-
erstoff koordiniert sein, das ist von Mineral zu
Mineral verschieden; Turmalin z. B. scheint
überwiegend (aber nicht ausschließlich) trigo-
nales Bor einzubauen. Als Spurenelement in
magmatischen Mineralen ist Bor dagegen im-
mer tetraedrisch koordiniert. In Silikatschmel-
zen ist Bor sowohl tetraedrisch als auch trigo-
nalkoordiniert,wobeiderrelativeAnteilstark
(a)
1
B(OH)
3
B(OH)
4
-
0,8
0,6
0,4
0,2
0
6
7
8
9
10
11
12
pH
(b)
70
B(OH)
3
60
50
B(OH)
4
-
Meerwasser
40
30
rezente marine
Karbonate
20
10
6
7
8
9
10
11
12
pH
(c)
Temperatur (°C)
1100
500
300
25
0
-5
-10
-15
4.111
Bor und seine Isotope. (a) Die Abhängig-
keit der Bor-Koordination vom pH-Wert. (b) Die
Ausfällung von marinen Karbonaten aus Meer-
wasser geht offensichtlich mit der Änderung der
Koordinationszahl einher, was auch die Isotopen-
fraktionierung bedingt. Nach Hemming & Hanson
(1992). (c) Borisotopen-Fraktionierung zwischen
verschiedenen Mineralen und Fluid. Nach Wunder
et al. (2005). Es zeigt sich die starke Abhängigkeit
der Borisotopenfraktionierung nicht nur von der
Temperatur, sondern wiederum auch von pH-
Wert und Koordinationszahl (die in kleinen ecki-
gen Klammern angegeben ist).
-20
Tonminerale
[4]
- Fluid
[3]
B-Muskovit
[4]
- Fluid
[3]
B-Muskovit
[4]
- Fluid
[4]
(basisch)
Schmelze
[4]
- Fluid
[3]
Turmalin
[4]
- Fluid
[4]
-25
-30
-35
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
1000/T (K)
