dc.contributor.author
Marbler, Herwig
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:56:53Z
dc.date.available
2004-10-15T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/3200
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-7400
dc.description
Titelblatt und Inhaltsverzeichnis
1\. Einleitung und Problemstellung 1
2\. Geologie und Ozeanographie des Arbeitsgebietes 8
3\. Probenahme und Untersuchungsmethoden 17
4\. Untersuchungsergebnisse der Manganpräzipitate 21
5\. Untersuchungsergebnisse der Nontronite 49
6\. Diskussion der Untersuchungsergebnisse 58
7\. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 114
Literaturhinweise 118
Anhang 133
Erklärung 133
dc.description.abstract
Im Bereich des vulkanischen Inselbogens der Kleinen Antillen wurden
verschiedene Typen von Manganpräzipitaten gewonnen: Inkrustierungen auf
Sedimenten und Vulkaniten, schichtgebundene Sandsteinlagen mit
manganoxidischer Matrix und massive Mangankrusten. Am Montserrat Ridge sind
bis 27 cm mächtige massive Mangankrusten beprobt worden, deren innere
Krustenlagen typische mineralogische und chemische Merkmale eines direkt
(aszendent-) hydrothermalen Wachstums zeigen: radialstrahlige und
bänderförmige Todorokitmineralisationen mit hohen Mn/Fe-Verhältnissen (bis 87)
bei niedrigen Gehalten der Nebenelemente Co, Cu, Ni, Pb und Zn (bis max.
wenige 100 ppm) mit typischen Verteilungsmerkmale der Seltenerd-Elemente
(negative Ce-Anomalien mit niedrigen Gehalten ΣREE). Die bänderförmigen
Manganoxide sind Bildungen einer rhythmischen Präzipitation aus einem niedrig
temperierten hydrothermalen Fluid. In den äußeren Krustenlagen und im Überzug
der massiven Krusten wie auch in den Inkrustierungen westlich von Dominika
sind vernaditische Manganoxide vertreten mit niedrigen Mn/Fe-Verhältnissen
(2,6 bis 7) und hohen Nebenelementanreicherungen (bis 2400 ppm Co und 4000 ppm
Ni im Krustenüberzug), was auf ein hydrogenetisches Wachstum deutet.
Nontronitbildungen in den massiven Krusten tragen ebenfalls typische
hydrothermale Merkmale (Fe/Al-Verhältnisse von 12,1 - 18,8 bei Zn-Werten bis
500 ppm). Die Inkrustierungen aus dem Kahouanne Basin zeigen meist erhöhte Cu-
und Zn-Gehalte und hydrothermale Merkmale in den REE-Verteilungen, was auf
eine indirekt (deszendent-) hydrothermale Entstehung hinweist. Bei der
Modellierung der physikochemischen Bedingungen, die bei der Ausfällung der
Minerale Nontronit und Todorokit herrschten, wurde deutlich, dass beide
Mineralphasen aus hydrothermalen Fluiden mit derselben Ausgangszusammensetzung
bei unterschiedlicher Temperatur bzw. unterschiedlichem Meerwasser/Fluid-
Verhältnis entstanden sein können. Nontronit fällt bei etwa 90°C und pH 5,6
unter reduzierenden Bedingungen aus der Lösung aus und MnO2 bildet sich bei 40
- 50°C unter oxidierenden Bedingungen und pH 6,2. Beim Vergleich der
radiogenen Isotopenzusammensetzung der Elemente Sr, Nd, Pb, Hf und Os des
Meerwassers mit den Inselvulkaniten wurde die hydrothermale Komponente in den
Manganpräzipitaten kalkuliert. Die Ergebnisse offenbaren große Unterschiede in
den hydrothermalen Anteilen dieser Elemente in den einzelnen Proben. Ausgehend
von Metallkonzentrationen in den initialen hydrothermalen Fluiden vergleichbar
denen des Mittelatlantischen Rückens und einer Isotopenzusammensetzung wie in
den nahe gelegenen Inselvulkaniten beträgt der hydrothermale Anteil von Sr
etwa 33% und von Nd bis 45% in dem am höchsten hydrothermal beeinflussten
Bereich der massiven Kruste vom Montserrat Ridge. Besonders die hohen
hydrothermalen Nd-Werte in den massiven Krusten belegen eine Krustenbildung
direkt an der Austrittstelle der hydrothermalen Fluide (aszendent-
hydrothermale Präzipitate). Hf und Os erreichen in diesem Krustenbereich noch
höhere hydrothermale Anteile. Die Ergebnisse der Isotopenuntersuchungen
belegen, dass niedrigthermale Fluide in Verbindung mit Inselbogenvulkanismus
einen wichtigen Beitrag zum Elementhaushalt der Ozeane liefern.
de
dc.description.abstract
In the area of the Lesser Antilles volcanic arc several types of manganese
precipitates were sampled: encrustations on sediments and volcanic rocks,
stratabound sandstone layers with manganese matrix, and massive crusts. At the
Montserrat Ridge very thick massive crusts up to 27 cm thickness were found.
The inner layers of these crusts show typical mineralogical and geochemical
features of hydrothermal formation: bladed and massive todorokite
mineralisations with high Fe/Mn-ratios (up to 87), low contents of minor
elements such as Co, Cu, Ni, Pb and Zn, and typical hydrothermal REE-patterns
(negative Ce-anomalies and low ΣREE contents). The banded textures of
manganese oxides point to a rhythmical precipitation from a low-temperature
hydrothermal fluid. In the outer crust layers and in the coating of the
massive crusts vernadite (d-manganate mixed with Fe-oxihydroxides) is the
common mineral phase. Here the Mn/Fe ratios are very low and contents of minor
elements reach up to e.g. 4000 ppm Ni, 2400 ppm Co and 1300 ppm Pb which point
to hydrogenetic growth. Nontronites in these massive crusts exhibit
hydrothermal features: Fe/Al ratios from 12.1 to 18.8 with elevated Zn values
up to 500 ppm. Manganese encrustations from the Kahouanne Basin often show
elevated Cu and Zn values with typical hydrothermal REE patterns which suggest
a descendent hydrothermal formation (incorporation of plume fall-out
particles). Modelling of the physical and chemical conditions during the
formation of nontronite and manganese oxides suggests that both mineral phases
could precipitate from a hydrothermal fluid with the same initial composition
at different temperatures and/or at different fluid/seawater ratios. The
formation of nontronite takes place at 90°C under reduced conditions at pH 5.6
while as MnO2 precipitate between 40 and 50°C under oxic conditions and at a
pH value of 6.2. Comparing the radiogenic isotope composition of seawater with
that of the arc volcanic rocks, the hydrothermal components in the manganese
crusts were calculated. The radiogenic isotope compositions of Sr, Nd, Hf, and
Os reveal large differences in hydrothermal versus seawater contributions.
Assuming metal concentrations in the initial hydrothermal fluids similar to
those found at mid ocean ridge systems and isotopic compositions similar to
the neighboring island arcs, hydrothermal Nd reaching up to 30 % and
hydrothermal Sr contributions as high as 30 % were found in the most
hydrothermally influenced parts of the crusts. Especially the high
hydrothermal Nd contributions indicate a crust formation very close to a
hydrothermal vent as ascendent hydrothermal precipitates. Hafnium and Osmium
in these crust sections may even have received larger hydrothermal
contributions. The results of the isotope investigations suggest that low
temperature hydrothermal inputs originating from island arc volcanism make an
important contribution to the global ocean element budget.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Lesser Antilles
dc.subject
manganese precipitates
dc.subject
hydrothermal formation
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::550 Geowissenschaften
dc.title
Geochemische und mineralogische Charakterisierung von Mangan-Präzipitaten und
Nontroniten aus dem Bereich des vulkanischen Inselbogens der Kleinen Antillen
unter besonderer Berücksichtigung der hydrothermalen Prozesse
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Peter Halbach
dc.contributor.furtherReferee
PD Dr. Andrea Koschinsky
dc.date.accepted
2004-07-16
dc.date.embargoEnd
2004-10-19
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2004002678
dc.title.translated
Geochemical and mineralogical characterisation of manganese precipitates and
nontronites from the area of the Lesser Antilles Volcanic Arc in special
consideration of hydrothermal processes
en
refubium.affiliation
Geowissenschaften
de
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FUDISS_thesis_000000001354
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http://www.diss.fu-berlin.de/2004/267/
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open access