Das Projekt "Minerale mit Struktureinheiten höherer Bindungsvalenzen" untersucht die chemische Zusammensetzung, das Vorkommen, die Auflösung und das Kristallwachstum von komplexen, umweltrelevanten Mineralen. Die grundlegende Idee ist hierbei, die obengenannten Phänomene und Eigenschaften vom strukturellen Standpunkt aus zu beschreiben, da die strukturelle und chemische Komplexität dieser Minerale standard- thermodynamische Annäherungen nur begrenzt zulassen. Hierbei wird jede noch so komplexe Struktur eines Minerales in zwei Teile unterteilt:
Auflösung und Kristallwachstum von Uranmineralen
Die Arbeitsgruppe hat im Jahr 2002 an Auflösungs- und Kristallwachstumsvorgängen von komplexen sekundären Uranmineralen gearbeitet. Die Stabilität dieser sekundären Uranminerale ist von großer Umweltrelevanz, da Wechselwirkung dieser Minerale mit Grund- und Oberflächenwässern den Gehalt von Uran in natürlichen Wässern kontrolliert. In der direkten Umgebung von ehemaligen Uranlagerstätten des Erzgebirges ist diese Wechselwirkung von großer Relevanz bezüglich möglicher Kontaminationen des Grundwassers durch Uran. Um ein besseres Verständnis über die möglichen Umwelteinflüsse ehemaliger Uranlagerstätten wie auch zukünftiger Endlagerungsstellen von atomaren Abfällen zu bekommen, sind Untersuchungen von Auflösungs- und Kristallwachstumsphänomene solcher Minerale von enormer Bedeutung.
Auflösungs- und Kristallwachstumsprozesse finden an den Oberflächen der sekundären Uranminerale wie auch an den Oberflächen von Mineralen des Nachbargesteines statt. Untersuchungen an diesen Oberflächen wurden mit dem Rasterkraft-Mikroskop durchgeführt und anschließend interpretiert. Die Untersuchungen beinhalteten das Kristallwachstum von Uranmineralen auf Kalkstein und die Auflösungsphänomene an der Oberfläche des wichtigsten sekundären Uranminerales Schoepit. Kristallwachstum als auch Auflösungsphänomene solcher Minerale sind schwer zu interpretieren, da die Komplexität ihrer Struktur entsprechende Modellberechnungen nur schwer zulassen. Es musste deshalb ein neuer theoretischer Ansatz über Auflösungs- und Kristallwachstumsvorgänge an Oberflächen gefunden werden, mit dessen Hilfe man dann die eigentlichen Phänomene erklären konnte. Die Entwicklung dieser Theorie dauerte über ein Jahr und wurde unter Mithilfe aller Mitarbeiter der Nachwuchsgruppe entwickelt. Die Fundamente dieser Theorie und erste Interpretationen von Auflösungs- und Kristallwachstumsvorgängen können nun im neuen Jahr publiziert werden. Im kommenden Jahr soll der theoretische Ansatz zur Interpretation von Auflösungsphänomenen einiger dutzend sekundärer Uranminerale angewandt werden.
Dr. Michael Schindler Sprecher der DFG-Nachwuchsgruppe
