Waschen
Das Waschen (panning) ist eine effektive Methode, um in lockeren Proben leichte Minerale (leichte Fraktion) von schweren Mineralen (schwere Fraktion) zu trennen. Hierdurch können auch größere Menge Proben in relativ kurzer Zeit in zwei Fraktionen aufgeteilt werden, die dann mit anderen Methoden (z.B. Magnetische Trennung, Schweretrennung, Picken) weiter separariert werden können.
Dadurch, dass zur Anwendung nur eine Waschpfanne (pan) benötigt wird, ist diese Methode auch hervorragend im Gelände anwendbar und wird seit Jahrhunderten z.B. beim Goldwaschen benutzt, bei der Gold, mit einer Dichte von 19.3 g/cm^3 ein schweres Edelmetall, angereichert werden kann.
Je nach gesuchter Mineralphase können unterschiedliche Korngrößenfraktionen (nach dem Sieben) benutzt werden. Zirkon ist eines der bekanntesten Minerale für die Altersbestimmung. Je nach Fragestellung und Probe können aber auch viele andere Minerale für Datierungen verwendet werden. Als typische Korngröße für Zirkone sind z.B. 63 μm bis 125 μm bzw. 300 μm bekannt, sodass die entsprechende Fraktion zur Suche nach ihnen benutzt werden kann.
Probenvorbereitung
Die Mineralseparation ist ein sehr (zeit)aufwändiges Unterfangen. Daher empfiehlt es sich zunächst mit anderen Methoden (Polarisationsmikroskopie, REM oder Gesamtgesteinschemismus (RFA)) zu überprüfen, ob die Probe für die gewünschte Analystik geeignet ist, bzw. ob das gewünschte Mineral überhaupt in der Probe vorhanden ist.
Im Falle von Festgesteinen müssen diese zunächst, z.B. mit einem Backenbrecher zerkleinert werden. Um das Waschen effektiv gestalten zu können, sollten die Proben zudem vorher in geeignete Fraktionen gesiebt werden.
Durchführung
Zum Waschen stehen eine große Wanne und verschiedene Pfannen (pans) bereit. Die große Wanne wird zunächst mit Wasser bis zur Markierung befüllt. Der gesamte Arbeitsvorgang kann mindestens 30 Minuten dauern, gerade ohne Vorkenntnisse. Stelle deshalb einen Stuhl an die Wasserwanne.
Der folgende Vorgang sollte fortwährend wiederholt werden: − Lasse eine kleine Menge Wasser in die Pfanne fließen, genug dass die Probe gesättigt ist und ein wenig Wasser oben steht. − Schwenke die Pfanne in schnellen, kurzen aber ruhigen Bewegungen, sodass die leichteren Körner in Schwebe bringen und sich so weiter bewegen als die schwereren Minerale, die durch die Riffel an der Seite der Pfanne zurückgehalten werden. − Lass das Wasser über die Kante fließen. Hierdurch werden die leichten (sich in Schwebe befindenden) Minerale zusammen mit dem Wasser in die Wanne überführt (nicht zu vorsichtig sein, die schwereren Körner werden in der Pfanne bleiben.
Nach einer Weile wird das Material in der Pfanne merklich die Farbe wechseln. Wenn das Material frisch und nicht alteriert ist, wird ein Wechsel zu dunkleren Farben zu beobachten sein. Bei alterierten Proben ist ein Wechsel z.B. zu orange/roten Farben möglich.
Wenn die Probe die Farbe gewechselt hat, kann unter dem Durchlichtmikroskop überprüft werden ob die gewünschten Minerale enthalten sind. Falls diese Minerale zwar sichtbar sind, aber auch noch zahlreiche andere Phasen, dann sollte der oben beschriebene Vorgang weiter wiederholt werden.
Falls nur wenige gewünschte Minerale auffindbar sind, können andere Korngrößenfraktionen mit einbezogen werden. Falls gar keine sichtbar sind, solltest du sichergehen, dass z.B. auch keine zugerundeten oder gebrochenen und daher schwer erkennbaren Minerale enthalten sind. Falls die gesuchten Minerale nicht enthalten sind, überprüfe zunächst mit anderen Methoden (z.B. Polarisationsmikroskopie, REM oder über den Gesamtgesteinchemismus ob das gewünschte Mineral, z.B. Zirkon) enthalten ist. Zudem sollte auch die ausgeschwemmte Probenfraktion im Wasserbehälter überprüft werden. Falls das gewünschte Mineral nicht zu finden ist, suchte nach Alternativen (z.B. Monzonit anstatt Zirkon).
Wenn eine geeignete Konzentration der gewünschten Minerale erreicht ist, sollten die Proben im Trockenofen (bei <70 °C) über Nacht getrocknet werden. Bei Temperaturen >70 °C verheilen Spaltspuren (fission tracks) im Apatit und werden so unbrauchbar. Dies gilt sowohl für die schwere Fraktion aus der Pfanne, als auch für die leichte Fraktion aus dem Wasserbehälter.
Lehrveranstaltungen
Geological sample preparation II
Autor:innen
- Dieser Artikel wurde geschrieben und gegengelesen von:
- Sönke Stern, Simon Prochaska, Craig Nicolay, Donjá Aßbichler
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