Bemerkungen zur Geochemie des Elementes Bor

Der Clarke-Wert für Bor beträgt 11 ppm.

Magmatische Gesteine verfügen über B-Gehalte von
  •     3 ppm in ultrabasischen Gesteinen
  •     5 ppm in basischen Gesteine (Basalte)
  •     9 ppm in intermediären und
  •     9 ppm in sauren Gesteinen (Granite)
Sedimentäre Gesteine verfügen über B-Gehalte von
  • 100 ppm in Schiefern bzw.
  • 230 ppm in Tiefseetonen
Das ausgeprägte thallassophile Verhalten von Bor (Proft und Schrön 2008) führt zu relativ starken Anreicherungen im sedimentären Bereich; im magmatischen Bereich kommt es dagegen nicht zu nennenswerten Anreicherungen von Bor.
 
Die Geochemie des Bors wird durch drei Fakten markant beeinflusst, durch die Anreicherung von Bor in Sedimenten, durch die Aufspaltung der Borminerale in zwei Gruppen (Borsilikate und Borate, die im allgemeinen nicht gemeinsam auftreten) und durch die Einflussnahme von CFT (siehe auch  „Chemischer Fluida Transport CFT“ in dieser homepage), worauf folgende Beobachtungen hinweisen. In Graniten sind häufig Turmalinisierungen  zu beobachtenden, was auf CFT hinweisen könnte. Durch Palingenese von Tiefseetonen oder ähnlichen borreichen Sedimenten können granitische Magmen entstehen, und bei deren Abkühlung in den heißesten Zonen des jeweiligen Magmenkörpers Turmalinisierungsprozesse durch thermodynamischen Richtungstransport der gasförmigen Komponenten SiF4 und BF3 von kalt nach heiß (SiF4,g und BF3,gsind unter diesen Bedingungen sehr stabil und transportieren aufgrund ihrer negativen Reaktionsenthalpien von kalt nach heiß, Schrön 1990) bewirkt werden, womit der Zusammenhang zwischen Turmalinisierungen und CFT hergestellt ist (Schrön, Oppermann et al. 1988, Schrön 2013). Im Fall der Verdrängung von Feldspat und Biotit (mit FeO, Al2O3 und NaO) kann man die Reaktion (1)


          3 FeO + 3Al2O3 + 0,5  Na2O + 3 BF3,g + 6 SiF4,g + 16,5 H2O,g =  

                                                            NaFe3Al6(OH,F)4B3Si6O27,s + 31 HF,g                (1) 

 
zur Erklärung der Turmalinbildung (bzw. Bildung von Borsilikaten) in Graniten heranziehen. Das bei der Reaktion (1) frei werdende HF,g löst Kreislaufprozesse aus und führt damit zu einer erheblichen  Steigerung der Turmalinisierungsprozesse.
Mit diesen Betrachtungen lässt sich die Turmalinisierung recht gut erklären,  die Entstehung der Borate bzw. Si-freier Bor-Minerale dagegen nicht. Im niedrigen bis sehr niedrigen Temperaturbereich werden BF3 und SiF4 auf der Basis ihrer hohen Reaktionsdruckwerte (Schrön, Oppermann et al. 1988) gemeinsam transportiert, wobei der Transport von SiF4 aus mehreren Gründen bevorzugt wird. Bei 900 K (Temperatur-Trendangabe) steigt der Reaktionsdruck pBF3 über den von pSiF4 (Schrön, Oppermann et al. 1988) und bei 2000 K (Temperatur-Trendangabe) und darüber wird entsprechend der Gleichgewichtskonstante Kp (2) (Schrön 2013) SiF4,g nicht mehr gebildet. Nur bei sehr hohen Temperaturen kann BF3 allein (ohne Begleitung von SiF4) in Gasphasen transportieren, was logischerweise unter speziellen Umständen eingeschlossen Boratbildung durch CFT eine Voraussetzung ist. Der Transport von borreichen Gasphasen über große Distanzen ist auf Grund des hohen Sättigungsdampfdruckes von BF3 (psBF3 siehe Fig. 1 in Schrön 2013) auch bei sehr niedrigen Temperaturen problemlos möglich. Beim Eintritt solcher Gasphasen im Salzseen könnte z.B. Boraxbildung nach Reaktion (2)

      2 NaCl + 4 BF3,g + 7 H2O,g = Na2B4O7,s + 2 HCl.g + 12 HF.g    (2)

eintreten. Woher nehmen wir aber die erforderlichen hohen Temperaturen?  Bei diesen Gedankengängen ist der Zusammenhang mit Subduktion von Tiefseeton und damit in Verbindung Entgasungsprozessen bei hohen Temperaturen nicht auszuschließen. Petrascheck wies bereits 1992 darauf hin, dass das Bor der Magmatite und der Fumarolen vermutlich von Peliten stammt, was sich mit Isotopendaten belegen lässt. Diese Überlegungen sind zwar hochgradig spekulativ, können aber als Ansatz für eine Erklärung auf die Frage dienen, warum Borsilikate und Borate nicht zusammen vorkommen. Für die Fortsetzung dieser Überlegungen steht 1. die Frage, ob neben BF3 weitere stabile  Borhalogenide existieren, die bei den Domenanzbetrachtungen von Schrön, Oppermann et al. 1988 nicht erfasst worden sind und 2. machen sich dringend erweiterte thermodynamische Berechnungen unter Berücksichtigung hohen Drücke erforderlich. 

 

Literaturverzeichnis

Petrascheck, W. und W.E., 1992. Lagerstättenlehre. Stuttgart,
E. Schweitzerbart´sche Verlagsbuchhandlung (Nägele und Obermiller)

Weitere Literaturzitate s. Forschungsschwerpunkte und Publikationen - CFT und Sonstiges

 

 

(AKTUALISIERT IM DEZEMBER 2015)