Der Isotopengeochemiker

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Isotopengeochemiker

Allgemein gesagt nutzt die Isotopengeochemie Häufigkeiten bzw. Umverteilungen von chemischen Elementen und deren Isotope (z.B. schwerer und leichter Sauerstoff: ¹⁸O und ¹⁶O) um Prozesse in der Entwicklung der Erde zu verstehen. Das können Prozesse verschiedenster Art sein, z.B.:

Wie sind die chemischen Elemente im Universum überhaupt entstanden?
Wann und wodurch entstehen Anreicherungen von bestimmten Elementen so dass sich Lagerstätten bilden?
Wie alt sind bestimmte Gesteine?

Letzteres wird mit Hilfe von so genannten geochronologischen Methoden bestimmt. Aber auch Herkunft und somit Mischungsprozesse lassen sich mit geochemischen Methoden nachweisen, z.B.:

Wurde der Basalt im Erdmantel oder in der Erdkruste gebildet?
Was passiert in alten Bergwerken: Wie viele Jahre oder Jahrzehnte werden Elemente aus alten abgebauten Lagerstätten freigesetzt und wie wirkt sich das auf die Umwelt aus?

Isotopengeochemie wird auch zur Lebensmittelkontrolle eingesetzt (z.B.: Ist der teure Wein wirklich aus Frankreich?) sowie in der Medizin (z.B. Erkennung und Früherkennung sowie Erforschung bestimmter Krankheiten) und der Sportmedizin (Dopingnachweis).

In der Natur kommen mehr als hundert Elemente vor, die in der Regel gleich mehrere Isotope besitzen. Natürlich kommen immer nur einige ausgewählte Elemente und Isotope für bestimmte Fragestellungen zur Anwendung. Der Geochemiker sollte dann wissen oder zumindest ahnen, welche Elemente und Isotope sich für die entsprechende spezifische Fragestellung eignen. Allerdings muss dazu auch die entsprechende Messtechnik mit der erforderlichen Genauigkeit vorhanden sein. Viele Geochemiker arbeiten selbst an der Ausarbeitung bzw. Weiterentwicklung der Messtechniken. Sie arbeiten also auch oft im Labor und tüfteln an den Geräten. Und obwohl die Geochemie oft großräumige Prozesse der Erde untersucht, ist die analytische Arbeit oft mikroskopisch klein. Zum Beispiel werden bei der Altersbestimmung der Gesteine oft sehr kleine (in ihrer längsten Ausdehnung ca. 0,1 Millimeter lange) Minerale, wie Zirkone, untersucht. Mit den heutigen Geräten ist es möglich diese kleinen Körnchen an verschiedenen winzig kleinen Punkten (ca. 0,02 Millimeter) mehrfach "anzubohren".

Um Elemente und Isotope mit einer so hohen örtlichen Auflösung oder in sehr geringen Mengen (ein kleines Mineralkorn) analysieren zu können, bedarf es spezieller Anforderungen an die Reinheit der Umgebung. Daher wird für solche Fragestellungen in Reinst-Räumen gearbeitet, wo es darauf ankommt, den Blindwert (also alles was nicht von der Probe, sondern von verwendeten Materialien und Säuren kommt) so klein wie möglich zu halten. Das Wort "Picogramm" gehört hier zum allgemeinen Sprachgebrauch (1 Picogramm entspricht 10^-12 Gramm, das heißt 0,000000000001 Gramm). Somit sollte ein Geochemiker auch Interesse und Freude an laboranalytischer Arbeit haben.

(Text & Foto: Dr. Marion Tichomirowa, Isotopengeochemikerin)

Die Initiative "Wir sind überall" wird vom Netzwerk für geowissenschaftliche Öffentlichkeitsarbeit betreut und kooperiert mit