Inkompatibles Element

Als inkompatibles Element oder inkompatibles Spurenelement werden in der Petrologie und Geochemie diejenigen chemischen Elemente bezeichnet, die aufgrund ihrer Ionenladung oder -radien nicht oder wenig in das Kristallgefüge normaler gesteinsbildender Minerale eingebaut werden, dafür aber leicht in der offenen, ungeordneten Struktur einer Schmelze angereichert werden, und so vor allem in Pegmatiten vorkommen.[1]

In der Geologie wird mit normierten sogenannten Spiderdiagrammen gearbeitet, um beispielsweise Aufschluss über das Kristallisationsverhalten einer Magma geben zu können, dabei sind die Elemente links stets am inkompatibelsten.[2]

Definition

Im Zusammenhang mit der Definition des Verteilungskoeffizienten $D$ können die Begriffe kompatibel und inkompatibel durch das Verhältnis der Konzentration des jeweiligen Spurenelementes im Kristall zur Konzentration des Spurenelementes in der korrespondierenden Schmelze beschrieben werden:[3]

$D_{\text{Kristall/Schmelze}}={\frac {c_{\text{Kristall}}}{c_{\text{Schmelze}}}}={\begin{cases}>1&{\text{kompatibel}}\\<1&{\text{inkompatibel}}\end{cases}}$

Klassifikation

Zwei Gruppen von inkompatiblen Elementen werden mit Akronymen bezeichnet, die aus dem Englischen stammen.

LILE

Die erste Gruppe besitzt große Ionenradien, sie wird als LILE bezeichnet (large-ion lithophile elements). Dazu zählen:

Diese Elemente gelten als relativ mobil und flüchtig.[4]

HFSE

Die zweite Gruppe beinhaltet Elemente mit hohen Ionenvalenzen, sie wird als HFSE bezeichnet (high field strength elements). Dazu zählen:

Diese Elemente gelten als relativ immobil.[4]

Einzelnachweise

inkompatible Elemente. In: Lexikon der Geowissenschaften. Spektrum, abgerufen am 3. Oktober 2023.
Rudolf Nagel: Eine Milliarde Jahre geologischer Entwicklung am NW-Rand des Kalahari Kratons. 16. November 2001 (uni-goettingen.de [abgerufen am 3. Oktober 2023]).
S. Simon, M. Wilke: Der Einfluss der Koordination von Spurenelementen in silikatischen und aluminosilikatischen Schmelzen auf Elementverteilungsprozesse in magmatischen Systemen. 2016, S. 1,2 (uni-potsdam.de [abgerufen am 3. Oktober 2023]).
H. Brätz, M. Okrusch: Die Metabasite der KTB-Hauptbohrung: Petrographische und geochemische Untersuchungen am Kernmaterial aus dem Teufenbereich 6242 und 8080 m. In: Geologica Bavaria, 101, Geowissenschaftliche Untersuchungen im Umfeld der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB), Oberpfalz, 1996.

Literatur

Myron G. Best: Igneous and Metamorphic Petrology. W.H. Freemann & Company, San Francisco 1982, ISBN 0-7167-1335-7, S. 54–55, 100.
Brian Mason, Carleton B. Moore: Grundzüge der Geochemie. 1. Auflage. Enke Verlag, Stuttgart 1985, ISBN 3-432-94611-2, S. 53–54.

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[1] inkompatible Elemente. In: Lexikon der Geowissenschaften. Spektrum, abgerufen am 3. Oktober 2023.

[2] Rudolf Nagel: Eine Milliarde Jahre geologischer Entwicklung am NW-Rand des Kalahari Kratons. 16. November 2001 (uni-goettingen.de [abgerufen am 3. Oktober 2023]).

[3] S. Simon, M. Wilke: Der Einfluss der Koordination von Spurenelementen in silikatischen und aluminosilikatischen Schmelzen auf Elementverteilungsprozesse in magmatischen Systemen. 2016, S. 1,2 (uni-potsdam.de [abgerufen am 3. Oktober 2023]).

[KTB-4] H. Brätz, M. Okrusch: Die Metabasite der KTB-Hauptbohrung: Petrographische und geochemische Untersuchungen am Kernmaterial aus dem Teufenbereich 6242 und 8080 m. In: Geologica Bavaria, 101, Geowissenschaftliche Untersuchungen im Umfeld der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB), Oberpfalz, 1996.