Petrologie und Geodynamik

Fluideinschluss- und Mikrothermometrielabor

 

Was sind Flüssigkeitseinschlüsse?

Flüssigkeitseinschlüsse sind kleinste, hermetisch verheilte Hohlräume in Mineralen, die mit Flüssigkeiten und/oder Gasen gefüllt sind. Es sind Einschlüsse einer ursprünglich homogenen fluiden Phase, die bei der Bildung der Gesteine im Erdinnern anwesend war.
Primäre Fluideinschlüsse werden während des Kristallwachstums, z.B. an Baufehlern der Oberfläche des wachsenden Kristalls, eingeschlossen. Spätere sekundäre Einschlüsse können entstehen, wenn aufgrund tektonischer oder thermischer Beanspruchung gebildete Risse in den Kristallen mit Fluiden gefüllt werden und wieder verheilen. In den Flüssigkeitseinschlüssen sind somit Relikte von Fluiden erhalten geblieben, die zu verschiedenen Zeiten unter verschiedenenTemperaturen und Drücken vorhanden waren.

 

Was liefern uns Untersuchungen von Flüssigkeiteinschlüssen?

In Bezug auf den Forschungsschwerpunkt metamorpher Gesteine kann die Untersuchung von Flüssigkeitseinschlüssen Aufschluß geben über die Zusammensetzung der Fluide, die in größeren Tiefen, in der Unterkruste zirkulieren und zwar während verschiedener Stadien der Gesteinsentwicklung. Darüberhinaus benutzt man die Flüssigkeitseinschluß-Untersuchungen, um die Druck und Temperaturentwicklung der Gesteine und damit mögliche geotektonische Modelle überprüfen zu können.

 

Untersuchungsmethode (Mikrothermometrie)

Die Flüssigkeitseinschlüsse, deren Größe im µm Bereich liegt, werden zuerst zur texturellen Charakterisierung detailliert mikroskopiert. Dann werden die Proben (Bruchstücke eines beidseitig polierten Dickschliffes, ca.150 µm dick) mikrothermometrisch untersucht, d.h. sie werden in einer Heiz- und Kühl-Apparatur (THM 600 von Linkam), die auf einen Mikroskoptisch aufgesetzt ist, auf max. 600°C aufgeheizt und bis max. ‚196°C abgekühlt. Die beim Heizen und Kühlen unter dem Mikroskop zu beobachtenden Phasenübergänge können, soweit es sich um einfache Systeme handelt, Aufschluß über die Zusammensetzung der Fluide geben. Man kann z.B. flüssige Phasen wie Wasser, wäßrige Lösungen verschiedener Salze und verflüssigte Gase wie CO2 von gasförmigen Phasen wie Wasserdampf, CO2, N2, CH4, H2S usw. unterscheiden. Hat man das Fluidsystem ermittelt, so kann aus experimentell bestimmten Druck-Volumen-Temperatur-Zusammensetzungs-Beziehungen die Dichte der ursprünglichen Fluide bestimmt werden. Hieraus lassen sich dann Hinweise über die Bildungsbedingungen (Druck, Temperatur) der Fluideinschlüsse wie auch der Gesteine selbst erhalten.