Arbeitsspektrum
Feststoffe
Die petrologische und geochemische Characterisierung von Gesteinen, Feststoffen, Ausfällungen (Scalings) und Baumaterialien ist für die Beurteilung des natürlichen Untergrundes und des Porenwassersystem, der nachhaltigen Nutzung von geothermischer Energie und bei der Einschätzung von Schadensfällen von großer Bedeutung.
Unser Arbeitsspektrum umfasst die Untersuchung, Bewertung, Interpretation und Beratung in diesem Bereich:
- Petrographische Bewertung von Feststoffen (reflected-light and transmitted microscopy)
- Röntgendiffraktometrische Untersuchungen (XRD, XRF) und Säureextraktion
- Bestimmung von petrophysikalischen Parametern (Porosität, Wassergehalt, Dichte, compressive resistance, Wassereintrittstiefe)
- Isotopische Characterisierung von Feststoffen (z.B. Schwefel-, Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff-, Strontium-, Uran- und Thoriumisotope).
Die petrographische und petrologische Charakterisierung von Gesteinen, die in ständigem Kontakt mit Grundwasser stehen, insbesondere in geklüfteten Grundwasserleitern, liefert wichtige Informationen über den Eintrag von chemischen Komponenten in das Grundwasser. Das Grund- und Meteorwasser reagiert mit dem Gestein, so lange bis ein chemisches Gleichgewicht zwischen den beiden Systemen eingestellt ist. Im geologischen Zeiträumen führt beispielsweise die Lösung von Karbonaten zur Bildung von Karstsystemen. Des Weiteren lösen sich Mineralien wie Feldspat und Glimmer durch die Wasser-Gesteins-Wechselwirkung aus dem Gestein (Abb. 1). Dies führt zum Eintrag verschiedener Elemente in das Grundwasser.
Abb. 1: Wasser-Gestein-Wechselwirkung (Wasser auf Grimsel-Granodiorit).
Die modale Mineralzusammensetzung (Abb. 2), Fluideinschlüsse (Abb. 3) und die Gesteinschemie geben Aufschluss über die Zusammensetzung von hydrothermalen Paläowässern, die einst in den Aquiferen zirkulierten. Diese Informationen spielen eine wichtige Rolle bei der paläohydrologischen Bewertung von hydrogeologischen Systemen und bei der Prospektion von sekundären Erzlagerstätten.
Abb. 2: Dünnschliff eines Gneises.
Die Analyse von Isotopen petrogenetischer Elemente stellt ein wertvolles Werkzeug für die Interpretation der Wasser-Gesteins-Interaktion dar. Die Analyse des δ13C von Karbonaten, des 86Sr/87Sr-Verhältnisses von Feldspäten sowie des δ34S von Sulfaten (z.B. Gips) und Sulfiden (z.B. Pyrit) liefert Hinweise auf die Entstehung dieser Mineralen. In Kombination mit der Isotopie der gelösten Inhaltsstoffe lassen sich Informationen über mögliche Wasser-Gesteins-Interaktionen ableiten.
Abb. 3: Flüssigkeitseinschlüsse.
Die Isotopenverhältnisse von Spurenelementen wie Uran und Thorium sind wichtige Instrumente für die Datierung von Gesteinen. Diese Methoden werden in der Petrologie häufig verwendet.
Das Wissen über die mineralogische und chemische Zusammensetzung von Gesteinen ist auch für die Datierung alter Grundwässer mit Hilfe von Edelgasisotopen wichtig. Bestimmte Isotope der Elemente Uran, Thorium, Kalium und Lithium, die in petrogenetischen Mineralien in unterschiedlichen Konzentrationen vorhanden sind, zerfallen zu Edelgasen. Die in situ erzeugten Edelgasisotope werden in das Porenwasser und weiter in das Grundwasser abgegeben. Auf der Grundlage der Kenntnisse über das Alter des Gesteins, die Elementkonzentration im Gestein und die Edelgasisotopenkonzentration im Gestein und im Wasser kann das Alter sehr alter Gewässer bestimmt werden.
Häufig werden in den Böden stillgelegter Industriestandorte oder Schießanlagen Gehalte an organischen Schadstoffen und Schwermetallen nachgewiesen.
Richtungsweisende Untersuchungen von organischen, anorganischen und radioaktiven anthropogenen Schadstoffen in Böden sind ein Schlüssel für die Bewertung solcher Kontaminationen sowie für die Entwicklung von Konzepten für Sanierungsmaßnahmen.
Abb. 1 Bodenuntersuchung