Het enige metaalvrije geowetenschappelijke cleanroomlaboratorium van Duitsland aan de TUBAF geopend

Blick in das neue metallfreie Reinraumlabor. / Uitzicht op het nieuwe metaalvrije cleanroomlaboratorium.

Geologische Karte met de verschillende granietlichamen van Aue-Schwarzenberg, Kirchberg en Eibenstock. Hieronder: Vergelijking van de gepubliceerde zirkonleeftijden (literatuurgegevens) met nieuwe gegevens van de hoogprecisie zirkondatering (TUBAF) voor de drie granietlichamen.

De cleanroom-ruimte beschikt over een automatische regeling van de laboratoriumtechniek.

Een cleanroomlaboratorium voor het gebied Toegepaste Natuurkunde heeft de TU Bergakademie Freiberg al – nu komt er een tweede bij. Het nieuwe cleanroomlaboratorium van het Instituut voor Mineralogie heeft echter een bijzonderheid: Het is metaalvrij. Dit betekent dat inrichting en apparatuur volledig uit niet-metallisch materiaal bestaan, noodzakelijke metalen onderdelen zijn in kunststof gehuld. Want als er open metaal in de ruimte zou zijn, zouden de uiterst gevoelige analyses voor de dateringsmethoden van gesteente worden vertekend.

Het eerste team dat het laboratorium betrekt, bestaat uit Professor Marion Tichomirowa en haar medewerkers. Samen met Jun.-Prof. Maximilian Lau, Prof. Johannes Heitmann en vertegenwoordigers van de bouwafdeling van de universiteit (Ingolf Köhler, Eric Dalke) opende de mineraloge op 16 april 2024 het nieuwe metaalvrije cleanroomlaboratorium aan de TUBAF.

Met de zogenaamde Uranium-lood-datering kunnen de onderzoekers in het metaalvrije laboratorium de geologische ouderdom van gesteenten zeer nauwkeurig bepalen. Prof. Marion Tichomirowa leidt het bestaande isotopenlaboratorium van de universiteit en heeft de nieuwbouw van het metaalvrije cleanroomlaboratorium in het Clemens-Winkler-gebouw aanzienlijk gestimuleerd en gerealiseerd. “Het Freibergse isotopenlaboratorium aan het Instituut voor Mineralogie voert als enige laboratorium in Duitsland de uiterst precieze dateringen van gesteenten uit. In vergelijking met andere dateringsmethoden kunnen wij met deze methode de ouderdom van gesteenten tien keer nauwkeuriger bepalen,” legt Professor Tichomirowa uit. Dit maakt de Uranium-lood-datering de momenteel meest precieze “geologische klok” die de wetenschap ter beschikking staat.

Belangrijke conclusies voor de aardgeschiedenis

Wanneer het bijvoorbeeld gaat om het bepalen van de exacte volgorde van verschillende geologische gebeurtenissen die kort na elkaar plaatsvonden, maken onderzoekers gebruik van Uranium-lood-datering. “Laten we het uitsterven van de dinosauriërs nemen: Het was lange tijd onduidelijk of een meteoorinslag ongeveer 66 miljoen jaar geleden of de hevige vulkanische activiteit tot het uitsterven van de dinosauriërs heeft geleid. Met de uiterst precieze dateringsmethode kon worden aangetoond dat beide gebeurtenissen hebben bijgedragen aan het uitsterven.”

Een ander voorbeeld is de vorming van ertsen in het Ertsgebergte. Daar leverde de Uranium-lood-datering uit het Freibergse isotopenlaboratorium al nieuwe inzichten: “We konden aantonen dat de naburige grote granietlichamen van het West-Ertsgebergte niet zoals eerder gedacht even oud zijn. In plaats daarvan vormden eerst de granieten van Aue-Schwarzenberg (ongeveer 323 – 321 miljoen jaar geleden), waarna ongeveer twee miljoen jaar later (voor 321 tot 319 miljoen jaar geleden) het Kirchberger-graniet intrudeerde. Nog eens ongeveer vijf miljoen jaar later (voor 316 tot 314 miljoen jaar geleden) stold het magma van de Eibenstocker-graniet vervolgens uit,” legt Prof. Marion Tichomirowa uit.

Metaalvrij cleanroom zorgt voor minder lood en nauwkeurigere analyses

Het nieuwe cleanroomlaboratorium in het Clemens-Winkler-gebouw is een van de weinige metaalvrije laboratoria wereldwijd. Omdat alle metalen lood bevatten, kunnen er bij de dateringsmethode door “loodvervuiling” zelfs in een niet-metalfrei cleanroomlaboratorium vervalsingen ontstaan: “De hoeveelheden lood die door radioactief verval worden geproduceerd in het onderzochte mineraal zirkon zijn uiterst gering; ze liggen rond de 50 pikogrammen, dat is 0,00000000005 gram. De hoeveelheid lood die tijdens de analytische stappen in het laboratorium bijkomt, zou daarom minstens 50 tot 100 keer kleiner moeten zijn. Alleen in het metaalvrije cleanroom is het mogelijk om zulke kleine ‘blinde’ loodwaarden te bereiken.”

In het nieuwe laboratorium kunnen de onderzoekers nu ook kleinere en jongere zirkonen onderzoeken en de ouderdom van gesteenten nog preciezer bepalen dan voorheen. Op het gebied van de geowetenschappen beschikt de TU Bergakademie Freiberg daarmee over een uniek cleanroom, dat hoogstaande onderzoeksmogelijkheden biedt. Wereldwijd zijn er slechts ongeveer 10 tot 15 andere metaalvrije cleanroomlaboratoria. De kosten voor de inrichting van het laboratorium van ongeveer 2 miljoen euro worden gedragen door de deelstaat Saksen.