Versauerung von Wässern durch Sulfidoxidation belastet die Umwelt. Unter diesen sauren Bedingungen werden Jarosite (AFe3(SO4)2(OH)6) gebildet, die Schadstoffe binden aber unter veränderten pH-, Eh-Bedingungen wieder freisetzen können. Synthesen lieferten Kristalle bis 100 um Kantenlänge. Ihre Morphologie ist von (001) und (012)-Flächen dominiert. Die K-Jarosite sind pseudosymmetrisch. Einkristallstrukturdaten wurden in trigonaler und monokliner Raumgruppe ermittelt. Parallel dazu wurde die Rietveldmethode eingesetzt, wenn die Kantenlängen der Kristalle <40 um betrugen. Diese Daten haben Eingang bei der Berechnung der Schwingungssmoden gefunden. Dynamische Unordnung der H3O-Wasserstoffe in der Struktur wird anhand der Schwingungsspektren vermutet und als Grund für die Beschleunigung der Auflösung mit dem H3O-Gehalt angesehen. Ersatz von H3O gegen K führt zu einer rascheren Auflösekinetik, wie Schüttelversuche gezeigt haben. Die aus den Sulfatgehalten der Lösung berechneten molaren Umsätze an Jarosit zeigen, dass in der Reihenfolge K(Fe,Cr)-, K-, Na-, H3O-Jarosit zunehmend Sulfat in Lösung geht. Als Produkte treten Eisen(III)-Oxyhydroxide auf, die als Goethit identifiziert wurden. Sie können, wie im Fall des Cr(III)-haltigen Jarosits, als Senke für im Jarosit enthaltene Schadstoffe wirken. Von wesentlicher Bedeutung für die aquatischen Reaktionen ist die Struktur der Oberfläche und ihre Mikrotopographie. Mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie wurden die reaktiven Oberflächenstellen abgebildet. Die Reaktionen der Oberflächen mit wässrigen Lösungen wurden in situ verfolgt. Zum theoretischen Verständnis der Terminierung und der Stabilität von Jarosit-Flächen und der Stabilität von Richtungen der Wachstumsstufen wurden Modellierungen durchgeführt. Im Gegensatz zur (001) besteht die (012)-Fläche aus neutralen Teilschichten, die kein Dipolmoment senkrecht zur Oberfläche haben. Dementsprechend ist die Oberflächenenergie der (012)-Fläche niedriger als die der (001)-Fläche.
Die zentrale Fragestellung dieser Arbeit beschäftigt sich mit den tektonischen Brekzien der Barcaliente Formation und ihrer Dolomit- und Calcitzemente, die auf eine hohe Fluidbeteiligung hindeuten. Ob die Strukturen der Brekzien in den Störungszonen durch Fluidüberdruck erzeugt und die Prozesse vergleichbar sind, wurde an vier Lokalitäten (I. Ponga-Meré, II. Ponga-Priesca, III. Esla - Pico Jano, IV. Picos - La Hermida) im östlichen Teil der Kantabrischen Zone mittels Petrographie, Kathodolumineszenz, Crushing, Mikrothermometrie, Ramananalyse, kombinierte Raman-Mikrothermometrie und Ermittlung der stabilen Isotopenzusammensetzung von Karbonaten untersucht. Alle vier Brekzien zeigen Anzeichen einer Dolomitisierung unter Ausbildung von fünf Dolomittypen (a und e Replacementdolomite, b,c und d Satteldolomite). Danach erfolgte in den Brekzienzonen eine Dedolomitisierung mit Ausfällung der Calcitzemente 2, 3 und 4. Calcit 1 könnte die älteste Zementation sein und vor den Dolomiten ausgefallen sein. Die mikrothermometrischen Untersuchungen von homogen eingeschlossenen Fluiden ergeben für die Dolomite a und b der Lokalitäten I, II und III minimale Bildungstemperaturen von 100-130 °C. Bei Lokalität IV. Picos (La Hermida) liegen die minimalen Bildungstemperaturren bei 170 °C für Dolomit d. Bei den Calciten 2, 3 und 4 betragen die minimalen Bildungstemperaturen für alle vier Brekzienlokalitäten 95-145 °C. Die d18O-Werte der Barcaliente Formation zeigen einen großen Schwankungsbereich (-12,73 bis 1,51 d18O ? PDB). Die d13C-Werte (PDB) zeigen keine große Varianz (2,56 bis 5,43 d13C ? PDB). Die Dolomite der Brekzienlokalitäten weisen geringere d18O- (PDB) und d13C-Werte auf. Die geringsten d18O- und d13C-Werte befinden sich in den Calciten. Die in dieser Arbeit vorgelegten Daten belegen, daß an vier verschiedenen Brekzienlokalitäten mit komplexen Zementationen über ein Gebiet von über 900 km2 ähnliche Prozesse abliefen.
Die Kalksteinschichten des oberen Cenoman- unteren Turon (mittlere Kreide) des Sergipe Beckens in Nordost-Brasilien, wurden bezüglich des Paläoenvironments und der Mikrofazies untersucht. Die Mikrofauna wurde auf ihre biostratigraphische Verwendbarkeit analysiert und zur Interpretation des Paläoenvironments. Stabile Isotope (13C, 18O) wurden gemessen, zum einen um die Vollständigkeit der stratigraphischen Abfolge zu überprüfen und zum anderen um die beprobten Profile miteinander zu korrelieren. Der Ablagerungsraum der oberen Cenoman- und unteren Turon-Schichten war eine leicht geneigte Karbonatrampe. Die Vertiefung des Beckens von Nordosten nach Südwesten ist in zwei Ablagerungsbereichen aufgeschlossen: der mittleren und äusseren Rampe. Die Mikrofauna der untersuchten Schichten besteht hauptsächlich aus Foraminiferen, Calcisphären, Radiolarien und wenigen Ostrakoden. Neben Foraminiferen lassen sich Roveacriniden als Grenzmarker nutzen. Die Vergesellschaftung planktonischen Foraminiferen des nördlichen und zentralen Bereich des Beckens weisen auf ein flaches bis mittleres neritisches environment unter gut durchlüfteten Bedingungen. Dafür spricht ausserdem die starke Bioturbation der Schichten. Die niedrig-diversen, wenig verbreiteten benthischen Mikroorganismen des südwestlichen Bereichs des Beckens weisen auf ein mittleres bis tief-neritisches environment unter sauerstoff-reduzierten Bedingungen hin. Die Laminationsstrukturen dieser Schichten unterstreichen dies. Die Schichtlücke im südlichen Japaratuba-Gebiet konnte mit Hilfe der d13C-Kurve nachgewiesen werden. Die auftretenden Fluktuationen der Kohlenstoff-Kurve lassen eine Korrelation der einzelnen Profile zu, die mit der Biostratigraphie übereinstimmt.
Die Bodenverfestigung feinkörniger, bindiger Böden durch Zusatz von Wasserglas-Soda-Gemischen
Die Datierung von sekundären Karbonaten, wie Travertinen ist von großer Wichtigkeit, da archäologisch interessante Funde, wie Werkzeuge und Knochenfragmente im Travertin konserviert wurden. Travertine bestehen aus mindestens drei Calcitphasen, aus feinkörnigem, primärgebildetem Mikrit, aus grobkörnigem, primärgebildetem Sparit und aus sekundärem Porenzement diagenetischen Ursprungs. In dieser Arbeit wurde eine neue Technik zur präzisen 230Th/234U-Datierung von Travertin-Einzelproben entwickelt. Diese Technik besteht aus mikroskopischen, mineralogischen und geochemischen Untersuchungen, um über eine Mikro-Beprobung (~ 40 mg Material) Mikrit und Sparit von Porenzement und detritischem Material zu trennen. Die verschiedenen Karbonatphasen wurden mittels Durchlichtmikroskopie identifiziert, um Bereiche, die aus den primären Phasen bestehen, einzugrenzen. Außerdem gelang es mit der Kathodolumineszenz eine Überprägung durch Sickerwässer zu verifizieren. War keine Diagenese sichtbar wurden 20 bis 50 mg Mikrit zur Uranreihen-Untersuchungen erbohrt. Diese neue Technik wurde auf mehrere Travertinvorkommen in Mitteldeutschland angewendet. Für die Vorkommen Burgtonna (105 bis 127 ka), Weimar-Ehringsdorf (190 bis 250 ka) und Bad Langensalza (7,1 bis 11 ka) konnte die Chronologie deutlich verbessert werden. Bilzingsleben wurde in den letzten 20 Jahren intensiv untersucht, lieferte aber widersprüchliche Ergebnisse. Mit der neuen Technik konnte gezeigt werden, daß die Travertine von Bilzingsleben stark von Verwitterungs-prozessen beeinflußt wurden. Da sich die bestimmten Th/U-Aktivitätsverhältnisse nahe dem radioaktiven Gleichgewicht (1,0 bis 1,1) befinden, muß das Diagenese-Ereignis kurz nach der Travertinbildung (> 350 ka) aufgetreten sein.
Die Nichtkarbonatfraktion des Unteren Muschelkalks (Mittlere Trias) wurde anhand von sechs Bohrprofilen aus dem südlichen Germanischen Becken mittels konventioneller und isotopen-geochemischer Methoden analysiert. Die Tonfraktion besteht im wesentlichen aus der Mineralphase Illit, daneben kommen Illit-Smektit, Kaolinit und Chlorit vor. In der Tonfraktion wurden Borkonzentrationen zwischen 150 und 275 ppm gemessen. Innerhalb der Muschelkalk-Abfolge lassen sich charakteristische Verteilungsmuster identifizieren, die in allen analysierten Profilen wiederkehren. Die hohe Korrelation der Wertegruppen weist darauf hin, daß über den wechselnden Borgehalt der Tonfraktion Paläosalinitäts-Schwankungen abgebildet wurden. Die höhere Streuung der Gehalte an der Grenze zum Mittleren Muschelkalk weist auf die zunehmende Einschnürung des südlichen Germanischen Beckens hin. Die isotopische 40 K/40 Ar-Datierung der Illite ergibt Alterswerte von 196 - 236 Ma (Fraktion 2 - 1 µm) sowie 175 - 208 Ma (Fraktion < 1 µm). Die Altersdifferenz der Fraktionen 2 - 1 µm und < 1 µm deutet auf eine Mischung von authigenen und detritischen Illiten hin. In der feineren Fraktion wurden stets jüngere Alterswerte ermittelt. Die mittels Rasterelektronenmikroskopie untersuchte Morphologie der Illite und Illit-Smektite sowie die Verteilung der Halbwertsbreiten belegen eine teufenabhängige Smektit-Illit-Transformation im zentralen Teil des Germanischen Beckens. Darüber hinaus impliziert die Analyse der Illit-Wachstumsmechanismen ein spezifisches Korngrößenwachstum durch Ostwald-Reifung. Im Verlauf dieses selektiven Lösungs-Fällungsprozesses wird in einem geschlossenen Reaktionssystem durch Verminderung der freien Grenzflächenenergie ein energetisch günstigerer Zustand angestrebt. Da während des Reifungsprozesses kein externer Stoffaustausch erfolgte, blieb die chemische Zusammensetzung der Illite weitgehend erhalten.
An Hand des thermischen Verhaltens von CuOn-Polyedern wird ein Einblick in das gegenseitige Wechselspiel von lokaler Polyederverzerrung und Kristalltopologie gegeben. Die Polyederverzerrungen in den untersuchten Verbindungen beruhen auf dem Jahn-Teller-Effekt. Cu-O-Tetraeder werden abgeflacht, Cu-O-Oktaeder gestreckt. Je nach Strukturtyp teilt sich die lokale Polyederverzerrung auch makroskopisch dem Gesamtkristall mit und führt zu einer Erniedrigung der Gesamtsymmetrie (Spinell, Pyroxen), beziehungsweise bleibt nur lokal wirksam (Akermanit). Der Jahn-Teller-Efekt und damit die Verzerrung der jeweiligen Struktur kann durch thermische Behandlung aufgehoben werden. Die Phasenumwandlungen werden detailiert röntgenographisch und thermoanalytisch beschrieben.