Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Praktikum am GeoForschungsZentrum Potsdam
vom 29. März bis zum 8. April 2004
Von Jens Thedinga
Ich absolvierte mein Praktikum im Rahmen der Wissenschaftstage am Geoforschungszentrum Potsdam in der Sektion 4.2 „Anorganische und Isotopen-Geochemie“. Diese Sektion erforscht u. a Transformation und stoffliche Eigenschaften bestimmter Gesteine. Um einen möglichst großen Einblick in diese Forschung zu erhalten wurde ich in fast allen Aufgabenfeldern eingesetzt. So konnte ich sehen, wie die Gesteine bis zur Analyse bearbeitet werden.
Zunächst wurde ich in der Aufbereitung und Präparation eingesetzt. Hier werden relativ große Gesteinsproben, die aus der ganzen Welt von den Wissenschaftlern mitgebracht werden, zu Pulver verarbeitet. Um dieses zu schaffen muss der Stein als erstes mit einen Hammer zerkleinert werden. Dann wird die Probe in den Backenbeißer gegeben, der mit zwei aufeinander einwirkenden Walzen diese noch einmal grob zerkleinert. Hiernach wird die Probe gewaschen und getrocknet. Danach werden die Stücke mit Verwitterungen ausgelesen, da diese das Ergebnis der späteren Analyse verfälschen würden. Jetzt wird die ausgelesene Probe ein weiteres Mal in den Backenbeißer gegeben und fein zerkleinert, indem die zwei Walzen näher zueinander eingestellt werden. Ist die Probe fein zerkleinert, verarbeitet die Planetenkugelmühle sie zu Pulver. Dieser Vorgang läuft mit Hilfe der Zentrifugalkraft ab. In die Planetenkugelmühle werden vier Proben gegeben, die jeweils in separat abgefüllten Behältern sind. Diese werden auf einer rotierenden Scheibe befestigt. Wird die Planetenkugelmühle angeschaltet, dreht sich die Scheibe und die Behälter drehen sich zusätzlich um sich selbst. Die Zentrifugalkraft bewirkt eine Pulverisierung der Proben. Nach diesem Vorgang werden die Proben aus den Behältern genommen und durch ein Sieb von 62 µm gesiebt. Nun sind die Proben zur weiteren Verarbeitung in der Chemieabteilung fertig. Auf diese Weise werden Gesteine bearbeitet, die von innen analysiert werden sollen, d. h., bei denen untersucht werden soll, welche Elemente in dem Stein sind. Gegenstand der Analyse kann aber auch die Oberfläche der Gesteine Welche Analyse vergenommen wird, bestimmt der Wissenschaftler. Für die Oberflächen-Analyse werden die Steine dementsprechend präpariert. Der Stein wird zunächst mit einer Diamantensäge geschnitten. Dann wird der Stein geschliffen, geläppt und anschließend poliert um eine glatte Oberfläche zu bekommen.
Mit Beendigung einer der zwei Bearbeitungsarten können die Gesteinsproben in der Chemieabteilung weiterverarbeitet werden. Je nachdem, was der Wissenschaftler wissen will, wird der Stein unterschiedlich weiter bearbeitet. Um herauszufinden, in welcher Menge welche Edelgase in dem Gestein enthalten sind, wird die Probe in ein Massenspektrometer gegeben. Diese Maschine erhitzt die Probe, so dass die Gase frei gesetzt werden. Da nicht nur Edelgase freigesetzt werden, werden die Nichtedelgase durch z. B. Einfrierung oder Absorbierung entfernt. Nun werden die Edelgase nacheinander ionisiert und gemessen.
Eine weitere Analyse untersucht, welche Elemente in dem Gestein enthalten sind. Hierzu wird die pulverisierte Gesteinsprobe zu einer Schmelztablette verarbeitet. Um eine Schmelztablette herzustellen muss man Schmelztablettenproben machen. Die Gesteinsprobe wird im Verhältnis 1 : 6 oder 1 : 19 mit Spektromelt und Natriumnitrat homogenisiert. Dieses wird gemacht, damit die Probe eine niedrigere Schmelztemperatur bekommt und der Kohlenstoff, der in der Probe enthalten ist, durch das Natriumnitrat oxidiert wird. Je nachdem, wie viel Kohlenstoff in der Probe enthalten ist, wird im Verhältnis 1 : 6 oder 1 : 19 gemischt.
Die Menge der einzelnen Stoffe darf nur um 0,0001 Gramm von dem vorgegebenen Wert abweichen, da sonst die Schmelztablette brechen könnte, was eine sehr langwierige Arbeit nach sich ziehen würde. Nach Fertigstellung der Probe wird diese auf fünf Brennern stufenweise auf 1200°C erhitzt. Die Probe befindet sich auf jedem Brenner jeweils sechs Minuten, wobei ab dem vierten die Probe nach drei Minuten geschwenkt wird um eine Blasenbildung zu verhindern. Nach der Erhitzung auf die gewünschte Temperatur wird die nun flüssige Probe in eine Form gegossen und abgekühlt. Das Ergebnis ist die Schmelztablette, die noch beschriftet und an den jeweiligen Wissenschaftler weitergeleitet wird. Dieser gibt jetzt die Schmelztablette in ein Röntgenfluoreszenz-Spektrometer um die Konzentration der darin enthaltenen Elemente zu analysieren. Dies geschieht, indem Röntgenstrahlen auf die Schmelztablette geworfen werden, die von der Tablette auf einen Kristall gelenkt werden. Der Kristall reflektiert die Strahlen je nach Element in einem anderen Winkel. Ein Detektor fängt die Strahlen auf und bestimmt das Element. Anhand der Konzentrationsangaben der unterschiedlichen Elemente kann man nun bestimmen, ob das Gestein explosiv oder effusiv bzw. stark viskos oder schwach viskos ist. Somit kann man die Gefährlichkeit des Vulkans, von dem die Gesteinsprobe stammt, einschätzen.
Fazit: Das Praktikum hat mir sehr gut gefallen, weil ich gut aufgenommen worden bin und man mir fast alles gezeigt hat, was in dieser Abteilung gemacht wird. Dadurch hatte ich einen sehr guten Einblick in die dortige Arbeit. Außerdem konnte ich meinen Betreuer Herrn Naumann bei anfallenden Fragen immer um Rat bitten. Abgesehen von dem Praktikum, in dem ich gelernt habe, wie man Gesteine analysiert und einstuft, habe ich noch genug Zeit gehabt die Stadt Potsdam zu besichtigen, was mir sehr gut gefallen hat.