Stable oxygen, hydrogene and chlorine isotopes of mid-Atlantic abyssal peridotites

Serpentinized abyssal peridotites sampled by the Ocean Drilling Program Leg 209 along the mid-Atlantic Ridge near the 15°20'N Fracture Zone have been analyzed for oxygen, hydrogen, and chlorine isotope compositions in order to determine isotopic behavior under a wide range of serpentinization conditions and place constraints on fluid history. Oxygen and hydrogen thermometry suggests peak serpentinization temperatures of 300-500°C. Serpentine separates have low deltaD values possibly due to a magmatic fluid component or low-temperature exchange during seafloor weathering. Chlorine geochemistry focused on three holes: 1274A and 1272A (serpentinized peridotites) and 1268A (serpentinite locally altered to talc). Concentrations of both, water-soluble chloride (WSC) and structurally bound chloride (SBC) are significantly lower at Hole 1268A compared to Holes 1274A and 1272A. The delta37Cl values for WSC and SBC of serpentinites in Holes 1274A and 1272A are slightly positive (avg. WSC = 0.20 per mil, n = 22 and avg. SBC = 0.35 per mil, n = 22), representing typical seawater-hydration conditions commonly determined for abyssal peridotite. The SBC of serpentinites from Hole 1268A are also positive (avg. = 0.63 per mil); whereas, the SBC in talc-dominated samples is negative (avg. = -1.22 per mil). The WSC of both talc- and serpentine-dominated samples are also negative (avg. = -0.15 per mil). We interpret the chlorine isotope data to preserve a record of multiple fluid events. As seawater hydrated the peridotite, 37Cl was preferentially incorporated into the forming serpentine and water-soluble salts, yielding similar delta37Cl values on a regional scale as sampled by Holes 1268A, 1274A and 1272A. The resultant pore fluid was left depleted in 37Cl. Locally (Hole 1268A), this evolved fluid was remobilized possibly due to the initiation of hydrothermal circulation in response to emplacement of a mafic magma body. The low delta37Cl pore fluids attained elevated SiO2 and sulfur concentrations due to interaction with the gabbroic intrusion and, when ascending through the surrounding serpentinite, caused formation of isotopically negative talc. This secondary fluid also flushed the preserved serpentinite of its previously formed salts, resulting in negative delta37Cl WSC values. The delta37Cl SBC values of the serpentinite samples remained unmodified by reaction with the secondary fluid.

The Determination of Total Hydrogen, Carbon, Nitrogen and Sulfur in Silicates, Silicate Rocks, Soils and Sediments

Determinations of the volatile elements carbon, hydrogen, sulfur and nitrogen in many geological RM, performed with the LECO CHN and SC analysers, are presented. The method allowed the determination of S in concentrations from a few % m/m to 0.001% m/m or less, of C from % m/m to 0.01% m/m and of H from % m/m to 0.004% m/m. Accuracy was usually better than the XRF method (for S). All obtained values passed the Sutarno-Steger test, which establishes that vertical bar(mean(analysed) - mean(certified))vertical bar/ S(certified) < 2, for the cases with an appropriate number of determinations (n > 10 for each element). It was possible to perform routine determination of C, H and S with the instrumentation, coupled with the determination of major and minor elements in geological materials. Determination of nitrogen could also be performed on an exploratory basis, with improvements in the method dependent on the future availability of more reference materials with reliable composition of this element.

Reaktivität von Dihypersilylhalogenorganylplumbanen

Organylhalogenide RX reagieren formal gemäß einer oxidativen 1,1-Addition mit Dihypersilylplumbylen) PbHyp2 zu Dihypersilyl-halogenorganylplumbanen PbHyp2RX. Diese Umsetzung gelingt mit nahezu allen untersuchten Organylresten, lediglich beispielsweise der Mesitylrest erweist sich als zu sperrig (R = Me, Et, nPr, iPr, tBu, Hx, cHx, Ad, Ph, C6F5, oTo, mTo, pTo, Naph, Anthr).rnrnFür einige Halogenorganyle wird eine analoge Addition auch an das zinnhomologe Dihypersilylstannylen beschrieben.rnrnDie untersuchten Addukte sind thermisch und gegenüber UV-Strahlung, Sauerstoff und Wasser deutlich weniger empfindlich als vergleichbare andere blei- und zinnorganische Verbindungen.rnrnUmfangreiche NMR-Datensätze beschreiben eine markante Hoch-feldverschiebung der Hypersilylprotonen beim Übergang von PbHyp2 hin zu PbHyp2RX, die für Arylreste stärker ausfällt als für Alkylreste.rnrnEin Großteil der Addukte wurde einkristallin erhalten und wird anhand der röntgendiffraktometrisch ermittelten Strukturparameter detailliert charakterisiert. rnrnEs finden sich gegenüber dem idealen Tetraderwinkel auffällig stark aufgeweitete Si Pb Si-Winkel von 130-143°, während die anderen Winkel mehrheitlich unter dem theoretischen Idealwert bleiben (Si Pb X: 94 103°; Si Pb C: 98-112°; C Pb X: 95-103°). Insbesondere größere, weichere Reste und planare Arylplumbane rücken näher an das Halogen heran.rnDie insgesamt recht hohen Blei-Halogen-Abstände nehmen von den Chloriden hin zu den Iodiden zu. Die Iodoplumbane zeigen dabei generell die kleinsten Pb Si und die größten Pb C Abstände. Alkylplumbane weisen längere Pb C Bindungen auf als ansonsten vergleichbare Arylplumbane.rnrnViele der gefundenen Molekülstrukturen zeigen Anzeichen hoher sterischer Spannung in Form von Substituentenverzerrungen. rnrnDie Bildungsgeschwindigkeit der Addukte ist auch bei tiefen Temperaturen hoch. Sie nimmt von X = Cl über Br hin zu I zu und ist für Alkylreste höher als für Aryle. Die Zerfallsgeschwindigkeiten verhalten sich genau entgegengesetzt. Bei den Thermolysen wird regelmäßig Hypersilylhalogenid eliminiert. Dabei entstehen in Abwesenheit koordinierender Solventien Dihypersilyl-diorganylplumbane PbHyp2R2.rnAndere, unbekannte Zerfallskanäle führen zu unerwarteten Produkten, wie dem Iodonium-verbrückten, cyclischen Tetraplumbetan Pb4I(C6F5)Hyp3.rnrnIn Anwesenheit von Lewis-Basen hingegen können sich hetero-leptische Plumbylene bilden, wie am Beispiel eines Bitolyldiylbisplumbylens gezeigt wird. Dieses zeigt auch, dass prinzipiell eine zweifache Addition von Dihalogenorganylen an zwei Äqui-valente Dihypersilylplumbylen möglich ist. Entsprechende Untersuchungen beschäftigen sich ausführlich mit dafür geeigneten und ungeeigneten Organdiylresten.rnrnUnter günstigen reduktiven Bedingungen lassen sich mittels Metal-lierungsreagenz aus den Dihypersilylhalogenorganylplumbanen unter Halogenidentzug Plumbanide erhalten, die in Form getrennter Ionenpaare isolierbar sind. Diese lassen sich in Ana-logie zu den zuvor beschriebenen Plumbanen ebenfalls als Addukt aus Dihypersilylplumbylen und Lithiumorganylen darstellen.rnrnUnter geeigneten speziellen Bedingungen sind neben metallierten auch formal hydridierte Halogenplumbanide zugänglich.rnrnEntsprechend einer geringen Hybridisierung am zentralen Blei-atom, also eines hohen p-AO-Charakters der bindenden Molekülorbitale und s-AO-Charakters des LEP-Orbitals ergeben sich keine trigonal-planaren, sondern Strukturen mit Substituenten-winkeln sogar nahe bei 90°. Die Bindungslängen zum Blei sind deutlich größere als bei den entsprechenden Halogenplumbanen.rnrnEin besonderes Augenmerk der Arbeit liegt auf der Betrachtung von langlebigen und persistenten heteroleptischen Plumbyl-Radikalen, die durch milde Oxidation mittels PbNsi23) aus den Dihypersilylorganylplumbaniden erhalten werden. Während bislang nur homoleptische Vertreter bekannt waren, die aufgrund des sterischen Anspruchs der Substituenten und aufgrund von Hyperkonjugation von axialsymmetrischer nahezu planarer Geometrie sind, findet sich für die heteroleptischen Plumbyle dieser Arbeit eine stärker pyramidale Geometrie. Ausführlich diskutierte EPR-Experimente liefern Spektren, die gut mit Simulationen für die entsprechenden Radikale übereinstimmen.rnrnDie im Zentrum der Betrachtungen dieser Arbeit stehenden Dihypersilylhalogenorganylplumbane stellen somit einen aussichtsreichen und darüber hinaus persistenten und gut zu handhabenden Ausgangspunkt bei der Darstellung neuartiger und interessanter Spezies dar.

Biochemical, geochemical and sedimentological study of ODP Leg 112 samples

Organic-rich diatomaceous muds from Ocean Drilling Program Leg 112 (offshore Peru) are the subject of a comprehensive organic diagenetic study covering the burial interval, <1 to >100 m. The organic matter has been classified in terms of its elemental, biochemical, and geochemical compositions. About 60% of the organic carbon in sediments from <1 m can be attributed to hydrolyzable, biochemical constituents, while at 22 m this figure decreased to 20%. Pyrolysis-gas chromatography and gas chromatography-mass spectrometry chromatograms of these same sediments contain mainly hydrocarbons and nitrogenous compounds, with low amounts of other heteroatomic compounds, even though the total organic matter is rich in oxygen (about 35 atoms per 100 carbon atoms) and sulfur (1 to 5 atoms per 100 C atoms). Overall, the organic matter in these sediments, even at these shallow depths and young ages, has many of the geochemical features of far more deeply buried sediments, providing further strong evidence for the claim that "kerogen-formation" is a very early diagenetic process.