Ein Reinraumlabor der TU Bergakademie Freiberg, das kürzlich eröffnet wurde, hat eine Besonderheit: Es ist metallfrei. Das bedeutet, dass Einrichtung und Geräte vollständig aus nicht-metallischem Material bestehen, notwendige Metallteile sind in Kunststoff gehüllt. Wäre nämlich offenes Metall im Raum, würden die hochsensiblen Analysen zur Datierung von Gestein verfälscht. So nutzt zum Beispiel die Geochemikerin Prof. Dr. Marion Tichomirowa mit ihrem Forschungsteam das Labor.

Prof. Dr. Marion Tichomirowa im metallfreien Reinraumlabor. Dort werden z.B. Gesteinstproben für die Analyse mit dem Massenspektrometer vorbereitet. © TU Bergakademie Freiberg/A. Hiekel

Mit der sog. Uran-Blei-Datierung können die Wissenschaftler im metallfreien Reinraum das geologische Alter von Gesteinen sehr präzise bestimmen und beispielsweise klären, wann genau bestimmte Gebirge und ihre Erzkörper entstanden sind. "Das Freiberger Isotopenlabor führt als einziges Labor in Deutschland die hochpräzise Datierung von Gesteinen durch. Im Vergleich zu anderen Datierungsmethoden können wir mit dieser Methode zehnmal genauer das Alter von Gesteinen bestimmen", erklärt Professorin Tichomirowa, die das Isotopenlabor der Universität leitet. Das macht die Uran-Blei-Datierung zur derzeit präzisesten "geologischen Uhr", die der Forschung zur Verfügung steht.

Zum Beispiel wird diese Methode genutzt, wenn es darum geht, die genaue Abfolge verschiedener geologischer Ereignisse, die zeitnah hintereinander erfolgten, zu bestimmen. "Nehmen wir das Aussterben der Dinosaurier: Es war lange umstritten, ob ein Meteoriteneinschlag vor zirka 66 Millionen Jahren oder die starke vulkanische Aktivität zum Aussterben der Dinosaurier geführt hat. Mit der hochpräzisen Datierungsmethode konnte gezeigt werden, dass beide Ereignisse zum Aussterben beigetragen haben", sagt Professorin Marion Tichomirowa.

Die Uran-Blei-Datierung aus dem Freiberger Isotopenlabor lieferte auch hinsichtlich der Erzbildung im Erzgebirge neue Erkenntnisse. "Wir konnten zeigen, dass die benachbarten großen Granitkörper des Westerzgebirges nicht wie vermutet gleich alt sind. Hingegen bildeten sich zuerst die Granite von Aue-Schwarzenberg (vor rund 323 bis 321 Millionen Jahren), worauf zirka zwei Millionen Jahre später (vor 321 bis 319 Millionen Jahren) der Kirchberger Granit intrudierte. Noch einmal gut fünf Millionen Jahre später (vor 316 bis 314 Millionen Jahren) erstarrte dann das Magma des Eibenstocker Granits."

Da alle Metalle Blei enthalten, kann es bei der Datierungsmethode durch "Blei-Schmutz" selbst in einem Reinraumlabor zu Verfälschungen kommen: "Die Mengen des durch radioaktiven Zerfall produzierten Bleis im untersuchten Mineral Zirkon sind extrem gering; sie liegen bei ungefähr 50 Pikogramm, das sind 0,00000000005 Gramm. Die Menge an Blei, die im Labor während der analytischen Schritte dazukommt, sollte darum noch einmal mindestens 50- bis 100-mal kleiner sein. Nur im metallfreien Reinraum ist es möglich, so geringe ‚Blindwerte‘ für Blei zu erreichen."

© TU Bergakademie Freiberg/A. Hiekel

Kürzlich wurde nun ein metallfreies Reinraumlabor an der TU Bergakademie Freiberg eröffnet. Professorin Tichomirowa habe den Neubau des metallfreien Reinraums laut Universitätsangaben maßgeblich angestoßen und umgesetzt. Dieses Reinraumlabor im Clemens-Winkler-Bau ist eines von wenigen metallfreien Laboren weltweit.

Im neuen Labor können die Forschenden nun auch kleinere und jüngere Zirkone untersuchen und die Alter dieser Gesteine noch präziser bestimmen als bisher. Im Bereich der Geowissenschaften verfügt die TU Bergakademie Freiberg damit über einen einzigartigen Reinraum, der hochmoderne Forschung ermöglicht. Weltweit gebe es nach Angaben der TU Bergakademie Freiberg nur rund 10 bis 15 weitere metallfreie Reinraumlabore. Die Kosten für die Einrichtung des Labors von rund zwei Millionen Euro trägt der Freistaat Sachsen.

Quelle: Technische Universität Bergakademie Freiberg