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Arbeitsspektrum
Feststoffe

Die petrologische und geochemische Charakterisierung von Gesteinen, Böden, Ausfällungen und Baumaterialien ist für die Beurteilung von natürlichen Grund- und Porenwassersystemen, die nachhaltige Nutzung von Geothermieanlagen und die Begutachtung von Betonschadensfällen von außerordentlicher Bedeutung.

Unser Spektrum umfasst in diesem Bereich

  • Petrographische Begutachtung von Feststoffen (Auflicht- und Durchlichtmikroskopie),

  • Feststoffanalysen an Hand von röntgenographischen Methoden (RDA, RFA) und Säureaufschlüssen,

  • Bestimmung von petrophysikalischen Parametern (Porosität, Wassergehalt, Dichte, Druckfestigkeit, Wassereindringtiefe),

  • Isotopische Charakterisierung von Feststoffen (u.a. Schwefel- , Kohlenstoff- , Sauerstoff-, Stickstoff-, Strontium-, Uran- und Thoriumisotopie)

und die daraus folgenden Beurteilungen, Interpretationen und Beratung.

Gesteine

Die petrographische und petrologische Begutachtung von Gesteinen, die vor allem in Kluftgrundwasserleitern im dauernden Kontakt mit Grundwässern stehen, liefert wichtige Informationen über den Eintrag von Elementen in das Grundwasser. Grundwasser und meteorisches Wasser reagiert solange mit dem Gestein bis es mit dem Gestein im chemischen Gleichgewicht ist. So führt zum Beispiel das Lösen von Karbonaten über geologische Zeiträume zu der Bildung von Karstsystemen. Auch in kristallinen Gesteinen werden bedingt durch Wasser- Gesteins- Wechselwirkungen gesteinsbildende Minerale, wie zum Beispiel Feldspäte und Glimmer gelöst (Abb. 1), was zu einem Eintrag von unterschiedlichen Elementen in das Grundwasser führt.

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Abb. 1: Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen (Wasser über Grimsel Granodiorit).

Gesteine, deren Mineralien (Abb. 2), Flüssigkeitseinschlüsse (Abb. 3) und ihr Chemismen geben auch Auskunft über die Zusammensetzung von hydrothermalen Paläowässern, die einst in Grundwasserleitern zirkuliert sind. Diese Informationen spielen eine wichtige Rolle in der paläohydrologischen Beurteilung von hydrogeologischen Systemen und in der Prospektion von sekundär gebildeten Lagerstätten.

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Abb. 2: Dünnschliff eines Gneisses.

Ein wertvolles Werkzeug zur Interpretation von Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen bietet die Analyse von Isotopen von Gesteinsbildenden Elementen. Die Analyse von δ13C an Carbonaten, das 86Sr/87Sr Verhältnis von Feldspäten, sowie δ34S an Sulfaten (z.B. Gips) und Sulphiden (z.B. Pyrit) liefert Hinweise über die Genese dieser Minerale und in Kombination mit der Isotopie in gelösten Inhaltsstoffen Informationen über mögliche Gesteins-Wasser Wechselwirkungen.

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Abb. 3: Flüssigkeitseinschlüsse.

Die Isotopenverhältnisse von Spurenelementen wie zum Beispiel Uran und Thorium sind wichtige Werkzeuge zur Datierung von Gesteinen. Diese Methoden sind in der Petrologie weit verbreitet.

Die Kenntnis über die chemische Zusammensetzung von Gesteinen ist unter anderem auch für die Datierung von alten Grundwässern via Edelgasisotopie von Bedeutung. Bestimmte Isotope der Elemente Uran, Thorium, Kalium und Lithium, die in unterschiedlichen Konzentrationen in Gesteinsbildenden Mineralien vorhanden sind, zerfallen zu Edelgasen, die über den Porenraum und das darin vorhandene Porenwasser ins Grundwasser gelangen. Mit Hilfe des Alters der Gesteine, der Element-Konzentrationen im Gestein, der Edelgasisotopenkonzentrationen im Gestein und im Wasser können Aussagen über das Alter von sehr alten Wässern getroffen werden.

 

Böden

In Böden von z.B. alten Industriestandorten oder Schießplätzen sind oftmals erhöhte Gehalte von organischen Schadstoffen und Schwermetallen festzustellen.

Orientierende Untersuchungen von organischen, anorganischen und radioaktiven anthropogenen Schadstoffen in den Böden ist für die Beurteilung von solchen Altlasten und die Ausarbeitung von Sanierungskonzepten unerlässlich.

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Abb. 1: Bodenuntersuchung.