Themen für Bachelor- und Masterarbeiten - Allgemeine Mineralogie

Voraussetzung für alle Abschlussarbeiten: Teilnahme an BGEO5.1.1/BBGW5.1.7 Instrumentelle Analytik

Origin of fluids responsible for deposition of hydrothermal Post-Variscan Mn-Fe-bearing veins at the southern flank of the Thuringian Basin, Germany

Limited availability of Mn may lead to future supply risks therefore alternative sources of this metal are sought after and are of high importance to today's sustainable economy. Understanding of how this metal is concentrated in the crust and where is it sourced from is indispensable for efficient targeting of yet undiscovered ore deposits. Characterization of Mn-Fe ore-forming fluids.
Analytics/Methodology: sampling and fieldwork in Ilmenau area, optical microscopy studies (transmitted and reflected light), microthermometry and Raman spectroscopy of fluid inclusions hosted in different generations of calcites from mineralized fissures (Oehrenstock district), LA-ICP-MS of calcite-hosted inclusions (depending on the microthermometry results), EPMA of calcites (required in case of successful LA-ICP-MS), optionally IR microthermometry of high quality coarse crystalline specimens of hausmanite and hematite. Prerequisite: Instrumental Analysis, Optical microscopy. Supervisors: Marta Sośnicka, Juraj Majzlan.

Rotliegend volcanic and sedimentary rocks as potential metal sources for Post-Variscan Mn-Fe-Ba mineralization, Thuringian Basin, Germany

Volcanic rocks (including rhyolites) and sediments of the Rotliegend unit at the southern flank of the Thuringian Basin are thought to be potential sources of Mn&Fe, although their role in the formation of Mn-Fe-Ba mineralization is largely unclear. Mineralogical and geochemical characterization of Rotliegend volcanic (and associated traces of magmatic fluids/melts hosted in these rocks), sedimentary rocks  in the vicinity of Mn-Fe-Ba mineralization.
Analytics/Methodology: sampling and fieldwork in Ilmenau area (developing sampling strategy, which would be suitable for distinguishing potential source and feeder regions), optical microscopy studies (transmitted and reflected light), conventional fluid and melt inclusion studies focused on phenocrysts in rhyolites as well as magmatic veins (microthermometry and Raman spectroscopy), XRF, LA-ICP-MS analyses of melt inclusions as well as of metal concentrations in individual minerals. Prerequisite: Instrumental Analysis, Optical microscopy. Supervisors: Marta Sośnicka, Juraj Majzlan.  

Sulfat-freie Synthesen in der Pharmakosiderit-Gruppe

Neuere Forschungsarbeiten führten zu erfolgreichen Synthesen in der Pharmakosiderit-Gruppe frei von Verunreinigung durch andere Phasen. Jedoch sind die Versuche stets unter dem Einfluss von Sulfat abgelaufen. Dies führt zur Substitution von Sulfat für Arsenat im Kristallgitter und damit zu Abweichungen in analytischen Untersuchungen und Berechnungen.
Mit dieser Arbeit soll an bisherige Synthesen angeknüpft und diese adaptiert werden, um Sulfat-freie Mitglieder aus der Pharmakosiderit-Gruppe zu züchten. Zur Charakterisierung der synthetischen Produkte stehen dabei mineralogische und chemsiche Analysemethoden zur Verfügung.
Methodik: XRD, REM, ICP-OES; Voraussetzungen: Instrumentelle Analytik; Betreuer: Patrick Haase, Juraj Majzlan.

Erforschung einer möglichen Mischungsreihe zwischen Akaganéit-Schwertmannit

Akaganéit [FeOO(H,Cl)] und Schwertmannit [FeO(OH)0.75(SO4)0.125] sind zwei umweltrelevante Eisenoxide, deren strukturelle Eigenschaften bis heute nicht komplett verstanden sind. Beide Eisenoxide besitzen eine Tunnelstruktur, die entweder mit Chlorid (Akaganéit) oder Sulfat (Schwertmannit) gefüllt sind. Die enge Verwandtschaft der beiden Strukturen führte bereits zu der Hypothese, dass Schwertmannit eine schlechtkristalline und sulfathaltige Varietät von Akaganéit darstellt.
Um diese Hypothese zu überprüfen, werden in der Bachelorarbeit beide Minerale in Reinform, sowie mögliche Mischreihen hergestellt und Ionenaustauschexperimente an den Reinstoffen durchgeführt. Der/dem Bachelorstudentin/en werden dabei umfangreiche Arbeiten in unseren chemischen Laboratorien übertragen und ein Portfolie möglicher mineralogischer und chemischer Analysemethoden zur Verfügung gestellt. Betreuer: Patrick Haase, Juraj Majzlan.

Mineralogy and geochemistry of the Ag-rich epithermal deposit Pukanec, Slovakia (Master thesis)

The low- to intermediate sulfidation deposit near the village Pukanec (Slovakia) is associated with the Stiavnica stratovolcano and part of numerous Au-Ag-rich mineralizations within the Central Slovak Neogene volcanic field. The mineralization is Ag-rich with a Ag:Au-ratio of 30:1 and the only deposit of the Western flanks of the former stratovolcano showing high Mn-concentrations.
The master-thesis will focus on the base- and precious-metal ore mineralogy and the Mn-rich gangue minerals. The prospect should be firm in reflected/and transmitted-light microscopy and basic micro-analytical methods (SEM, µXRF, EMP). Supervisors: Stefan Kiefer, Juraj Majzlan.

Der Einfluss von Molybdän auf die thermodynamischen Eigenschaften von Eisenoxiden

Eisenoxide in Böden sind dafür bekannt, dass sie als Fänger für Metalle und Halbmetalle in Böden fungieren, sei es durch Adsorption an ihre Oberfläche oder den Einbau in ihre Kristallstruktur. Sie können sowohl giftige Schwermetalle, als auch für das Pflanzenwachstum wichtige Spurenelemente wie Molybdän an sich binden und sie somit dem natürlichen Stoffkreislauf entziehen. Der Einbau solcher Metalle in die Struktur von Eisenphasen führt dementsprechend zu einer Änderung ihrer thermodynamischen Eigenschaften und damit ihrer Stabilität in Böden bei verschiedenen Redoxbedingungen.

Um die Auswirkungen des Einbaus von Molybdän in die Kristallstruktur verschiedener natürlich vorkommender Eisenoxide auf deren thermodynamische Stabilität zu untersuchen, werden detaillierte kalorimetrische Untersuchungen synthetischer molybdänhaltiger Eisenphasen unternommen. Analytik/ Methodik: Diffraktometrie, Rasterelektronenmikroskopie, Kalorimetrie und Auswertung der Daten. Voraussetzungen: Instrumentelle Analytik, Kalorimetrie und Thermodynamik. Betreuer: Marcel Görn, Juraj Majzlan.

Validierung der sequentiellen Extraktion nach Wenzel et al. (2001) für molybdänhaltige Proben

Molybdän ist ein essentielles Spurenelement für die Biosynthese verschiedener Metallenzyme und damit für alle Lebensformen auf der Erde wichtig. Dementsprechend erregt die Mobilität in Böden und die Bioverfügbarkeit von Mo in letzter Zeit große Aufmerksamkeit. Die geringe Bioverfügbarkeit des Molybdäns ist wahrscheinlich ein Ergebnis seiner Interaktion mit der Mineralfraktion des Bodens, die durch Oberflächenadsorption und strukturellen Einbau verfügbares Molybdän an sich bindet.

Um die Mobilität von Molybdän in Böden und seine Beziehung zu den unterschiedlichen darin enthaltenen Mineralphasen zu klären, wird auf das Mittel der sequentiellen Extraktion zurückgegriffen. Dabei werden physikalische und chemische Eigenschaften der verschiedenen Bodenfraktionen genutzt, um diese Anteile in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten einzeln zu quantifizieren. Da für molybdänhaltige Proben nur die sequentielle Extraktionsmethode nach Liang & Zhu (2016) existiert, soll als mögliche Alternative die Methode nach Wenzel et al. (2001) für Molybdän validiert werden. Die sequentielle Extraktionsmethode nach Wenzel et al. (2001) wurde ursprünglich für Arsen entwickelt. Aufgrund des ähnlichen chemischen Verhaltens des Arsenat- und des Molybdat-Ions kann davon ausgegangen werden, dass beide Ionen auf ähnliche Weise auf die Extraktionsmittel reagieren. Dies bedarf der wissenschaftlichen Prüfung. Voraussetzungen: Laborpraktikum, Instrumentelle Analytik, ICP-OES. Betreuer: Marcel Görn, Juraj Majzlan.

Zur Mineralogie des Coelestins in Jena und der näheren Umgebung

Ein wichtiger Baustein der triassischen Gesteine in und  um Jena ist das Mineral Coelestin.  Auffällig sind seine unterschiedlichen Formen und Farben, obwohl  der Coelestin  in der Stratigraphie immer im selben Horizont zu finden ist.  Im Rahmen dieser Arbeit sollen alle bekannten Vorkommen zwischen Bad Kösen und Pößneck erfasst werden und bezüglich Ihrer Morphologie und Farbe beschrieben / untersucht werden. An ausgewählten Beispielen, wie den zonierten Coelestinen  aus dem Steinbruch in Bad Kösen, soll diesen Ursachen mittels Mikrosonde und Diffraktometrie und Thermogravimetrie  auf den Grund  gegangen werden. Gegebenenfalls   sind auch ICP MS und Elektronenmikroskopie einzusetzen. Betreuer: Birgit Kreher-Hartmann und Juraj Majzlan.