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Synthesis and analysis of xenotimes and monazites and their REE fractionation behaviour

Read, Clara Elsa (2019) Synthesis and analysis of xenotimes and monazites and their REE fractionation behaviour.
Masterarbeit, University of Vienna. Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
BetreuerIn: Klötzli, Urs
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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-15559.60648.883576-4

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Abstract in English

In this thesis various different projects were conducted to analyse the homogeneity of xenotimes and monazites and their REE1 fractionation behaviour. Xenotimes with different Y-oversaturation amounts were synthesised using a NaPO3 flux (Talla et al., 2011) which led to the conclusion that 35 % Y-oversaturation produces the best habitus and the most homogeneous synthetic crystals. REE-doped xenotimes were also synthesised successfully. The incorporation of Th, U and Pb was attempted. Natural xenotimes from the Plochwald granite (Weinsberg granite, Bohemian Massif, Upper Austria) were dated using TIMS2 and xenotimes from the Amstall sample (Variegated Sequence, Bohemian Massif, Upper Austria) were analysed using the EMPA3. Synthetic xenotimes from Potsdam which were synthesised using a Na2CO3 + MoO3 flux (Mair et al., 2017) were also analysed with the EMPA. The EMPA data from the xenotimes of the Bugaj granodiorite-granite (WOC4, Poland) (Burda et al., 2019) were evaluated. By comparing these various EMPA results, opposing REE fractionation behaviours between the middle to heavy REE (Gd, Dy) on the one hand and the heaviest REE (Er, Yb, Lu) and Y on the other hand were observed. This is best explained by selective accumulation of certain REE mixtures in different growth pyramids (Repina et al., 2010). EMPA data of synthetic monazites from Potsdam, monazites from the Bugaj granodiorite-granite sample and monazite element maps from the Plochwald granite, the Mórágy granodiorite (Mórágy Unit, Tisia Terrane, Hungary) and the Velay leucogranite (Axial Zone, Montagne Noir, France) were compared as well. The lightest REE (Ce and La) usually exhibit a different REE fractionation behaviour to the other REE and Y which is probably due to structural differences between specific growth sectors that influence the uptake of REE (Engi et al., 2017). Additionally, the Bugaj thin sections display mineral assemblages of zircon, xenotime and monazite where monazite is dissolved and replaced by apatite. The dissolution is dependent on the Ca-content which is usually higher in monazites due to likely substitutions and results in higher Th concentrations (Engi et al., 2017). Crystallisation temperatures of the mapped monazites as well as the Bugaj monazites were estimated using the Y-content as a geothermometer (Engi et al., 2017; Spear and Pyle, 2003). It is probable that the temperature was higher when zones at the rim of the monazites crystallised.

Schlagwörter in Englisch

xenotime / monazite / synthesis / REE fractionation behaviour / zoning / TIMS dating

Abstract in German

In dieser Masterarbeit wurden verschiedene Projekte durchgeführt um die Homogenität und das SEE5 Fraktionierungsverhalten von Xenotimen und Monaziten zu analysieren. Xenotime mit unterschiedlicher Y-Übersättigung wurden mit einem NaPO3 Flux synthetisiert (Talla et al., 2011). Dies führte zu der Beobachtung, dass eine 35% Y-Übersättigung den besten Habitus und die homogensten Kristalle hervorbringt. SEE-dotierte Xenotime wurden ebenfalls erfolgreich synthetisiert. Der Einbau von Th, U und Pb wurde erprobt. Natürliche Xenotime vom Plochwald-Granit (Böhmische Masse, Oberösterreich) wurden mittels TIMS datiert und Xenotime von der Amstall-Probe (Bunte Serie, Böhmische Masse, Oberösterreich) wurden mit EMS6 analysiert. Synthetische Xenotime aus Potsdam, die mit einem Na2CO3 + MoO3 Flux (Mair et al., 2017) hergestellt wurden, wurden ebenfalls mit EMS analysiert. Die EMS Daten der Xenotime des Bugaj-Granodiorit-Granites (Äußere Westkarpaten, Polen) (Burda et al., 2019) wurden zusätzlich evaluiert. Beim Vergleich dieser verschiedenen EMS Ergebnisse wurde ein gegengleiches SEE Fraktionierungsverhalten zwischen den mittel- bis schweren SEE (Gd, Dy) einerseits und den schwersten SEE (Er, Yb, Lu) und Y andererseits festgestellt. Diese Beobachtung ist wahrscheinlich auf eine selektive Akkumulation bestimmter SEE-Mischungen in verschiedene Wachstumspyramiden zurückzuführen (Repina et al., 2010). EMS Daten synthetischer Monazite aus Potsdam, Monazite aus der Bugaj-Granodiorit-Granit-Probe und Monazit-Elementkarten des Plochwald-Granits, des Mórágy Granodiorits (Mórágy Einheit, Tisia Terrane, Ungarn) und des Velay Leukogranits (Axial Zone, Montagne Noir, Frankreich) wurden ebenfalls verglichen. Die leichtesten SEE (Ce und La) zeigen meist ein anderes SEE Fraktionierungsverhalten als die anderen SEE und Y. Dies liegt wahrscheinlich an strukturellen Unterschieden zwischen bestimmten Wachstumszonen, die die Aufnahme der SEE beeinflussen (Engi et al., 2017). Zusätzlich zeigen die Bugaj-Dünnschliffe Mineralvergesellschaftungen von Zirkon, Xenotim und Monazit, in denen Monazit aufgelöst und von Apatit ersetzt wird. Die Auflösung ist vom Ca-Gehalt abhängig, der in Monaziten wegen möglicher Substitutionen meist höher ist und führt zu höheren Th-Konzentrationen (Engi et al., 2017). Durch die Verwendung des Y-Gehalts als Geothermometer wurden sowohl Kristallisationstemperaturen der Monazite, von denen Elementkarten angefertigt wurden, als auch die der Bugaj-Monazite geschätzt(Engi et al., 2017; Spear und Pyle, 2003). Es ist wahrscheinlich, dass die Temperaturen höher waren, als sich die Zonen am Rand der Monazite gebildet haben.

Schlagwörter in Deutsch

Xenotim / Monazit / Synthese / SEE Fraktionierungsverhalten / Zonierung / TIMS Datierung

Item Type: Hochschulschrift (Masterarbeit)
Author: Read, Clara Elsa
Title: Synthesis and analysis of xenotimes and monazites and their REE fractionation behaviour
Umfangsangabe: 135 Seiten : Illustrationen
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw.
Universitätslehrgang (ULG):
Masterstudium Erdwissenschaften
Publication year: 2019
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Klötzli, Urs
Assessor: Klötzli, Urs
Classification: 38 Geowissenschaften > 38.17 Geochronologie
38 Geowissenschaften > 38.32 Geochemie
38 Geowissenschaften > 38.30 Mineralogie
AC Number: AC15499343
Item ID: 58873
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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