In der vorliegenden Arbeit werden anhand der Edelgaszusammensetzung von Kimberliten und Lamproiten sowie ihrer gesteinsbildenden Minerale die Wechselwirkungen dieser Gesteine mit Fluiden diskutiert. Die untersuchten Proben stammen vom östlichen Baltischen Schild, vom Kola-Kraton (Poria Guba und Kandalaksha) und vom karelischen Kraton (Kostamuksha). Edelgasanalysen nach thermischer oder mechanischer Gasextraktion von 23 Gesamtgesteinsproben und 15 Mineralseparaten ergeben folgendes Bild: Helium- und Neon-Isotopendaten der Fluideinschlüsse von Lamproiten aus Kostamuksha lassen auf den Einfluss einer fluiden Phase krustaler Herkunft schliessen. Diese Wechselwirkungen fanden wahrscheinlich schon während des Magmenaufstiegs statt, denn spätere Einflüsse krustaler Fluide auf die Lamproite und ihr Nebengestein (Quarzit) sind gering, wie anhand der C/<sup>36Ar-Zusammensetzung gezeigt wird. Auch sind die mit verschiedenen Datierungsmethoden (Rb-Sr, Sm-Nd, K-Ar) an Mineralseparaten und teilweise an Gesamtgestein ermittelten Alter konsistent und machen eine metamorphe Überprägung unwahrscheinlich. Aufgrund der Verteilung der primordialen Edelgasisotope zwischen Fluideinschlüssen und Gesteinsmatrix ist ein langsamer Magmenaufstieg anzunehmen, was die Möglichkeit der Kontamination mit einem krustalen Fluid während des Magmenaufstiegs erhöht. Die Gasextraktion aus Mineralseparaten erfolgte thermisch, wodurch eine Freisetzung der Gase ausschließlich aus Fluideinschlüssen nicht möglich ist. Hierbei zeigen Amphibol und Klinopyroxen, separiert aus Kostamuksha-Lamproiten, in ihrer Neon-Isotopenzusammensetzung im Vergleich zur krustalen Zusammensetzung (Kennedy et al., 1990) ein leicht erhöhtes Verhältnis von <sup>20Ne/<sup>22Ne, was ein Hinweis auf Mantel-Neon sein könnte. Kalifeldspäte, Quarz und Karbonate enthalten dagegen nur Neon krustaler Zusammensetzung. Phlogopite haben sehr kleine Verhältnisse von <sup>20Ne/<sup>22Ne und <sup>21Ne/<sup>22Ne, zurückzuführen auf in-situ-Produktion von <sup>22Ne in Folge von U- und Th-Zerfallsprozessen. Wie unterschiedliche thermische Entgasungsmuster für <sup>40Ar und <sup>36Ar zeigen, ist <sup>36Ar in Fluideinschlüssen konzentriert. Das <sup>40Ar/<sup>36Ar-Isotopenverhältnis der Fluideinschlüsse von Lamproiten aus Kostamuksha ist antikorreliert mit der durch thermische Extraktion bestimmten Gesamtmenge an <sup>36Ar. Argon aus Fluideinschlüssen setzt sich daher aus zwei Komponenten zusammen: Einer Komponente mit atmosphärischer Argon-Isotopenzusammensetzung und einer krustalen Komponente mit einem Isotopenverhältnis <sup>40Ar/<sup>36Ar > 6000. Diffusion von radiogenem <sup>40Ar aus der Kristallmatrix in die Fluideinschlüsse spielt keine wesentliche Rolle. Kimberlite aus Poria Guba und Kandalaksha zeigen anhand der Helium- und z. T. auch der Neon-Isotopenzusammensetzung eine Mantelkomponente in den Fluideinschlüssen an. Bei einem angenommenen <sup>20Ne/<sup>22Ne-Isotopenverhältnis von 12,5 in der Mantelquelle ergibt sich ein <sup>21Ne/<sup>22Ne-Isotopenverhältnis von 0,073 ± 0,011 sowie ein <sup>3He/<sup>4He-Isotopenverhältnis, welches im Vergleich zum subkontinentalem Mantel (Dunai und Baur, 1995) stärker radiogen geprägt ist. Solche Isotopensignaturen sind mit höheren Konzentrationen an Uran und Thorium in der Mantelquelle der Kimberlite zu erklären. Rb-Sr- und Sm-Nd-Altersbestimmungen erfolgten von russischer Seite (Belyatskii et al., 1997; Nikitina et al., 1999) und ergeben ein Alter von 1,23 Ga für den Lamproitvulkanismus in Kostamuksha. Eigene K-Ar-Datierungen an Phlogopiten und Kalifeldspäten stimmen mit einem Alter von 1193 ± 20 Ma fast mit den Rb-Sr- und Sm-Nd-Altern überein. Die K-Ar-Datierung an einem Phlogopit aus Poria Guba, separiert aus dem Kimberlit PGK 12a, ergibt ein Alter von 396 Ma, ebenfalls in guter Übereinstimmung mit Rb-Sr-und Sm-Nd-Altern (ca. 400 Ma, Lokhov, pers. Mitteilung). K-Ar-Altersbestimmungen an Gesamtgestein aus Poria Guba erbrachten kein schlüssiges Alter. Die Rb-Sr- und Sm-Nd-Alter des Lamproitmagmatismus in Poria Guba betragen 1,72 Ga (Nikitina et al., 1999). Vergleiche von gemessenen mit berechneten Edelgaskonzentrationen aus in-situ-Produktion zeigen weiterhin, dass in Abhängigkeit vom Alter der Probe Diffusionsprozesse stattgefunden haben, die zu unterschiedlichen und z. T. erheblichen Verlusten an Helium und Neon führten. Diffusionsverluste an Argon sind dagegen kaum signifikant. Unterschiedliche Diffusionsverluste in Abhängigkeit von Alter und betrachtetem Edelgas zeigen auch die primordialen Edelgase.
The aim of this experimental study was to evaluate and compare the geochemical impact of pure and impure CO2 on rock forming minerals of possible CO2 storage reservoirs. This geochemical approach takes into account the incomplete purification of industrial captured CO2 and the related effects during injection, and provides relevant data for long-term storage simulations of this specific greenhouse gas. Batch experiments were conducted to investigate the interactions of supercritical CO2, brine and rock-forming mineral concentrates (albite, microcline, kaolinite, biotite, muscovite, calcite, dolomite and anhydrite) using a newly developed experimental setup. After up to 42 day (1000 h) experiments using pure and impure supercritical CO2 the dissolution and solution characteristics were examined by XRD, XRF, SEM and EDS for the solid, and ICP-MS and IC for the fluid reactants, respectively. Experiments with mixtures of supercritical CO2 (99.5 vol.%) and SO2 or NO2 impurities (0.5 vol.%) suggest the formation of H2SO4 and HNO3, reflected in pH values between 1 and 4 for experiments with silicates and anhydrite and between 5 and 6 for experiments with carbonates. These acids should be responsible for the general larger amount of cations dissolved from the mineral phases compared to experiments using pure CO2. For pure CO2 a pH of around 4 was obtained using silicates and anhydrite, and 7-8 for carbonates. Dissolution of carbonates was observed after both pure and impure CO2 experiments. Anhydrite was corroded by approximately 50 wt.% and gypsum precipitated during experiments with supercritical CO2 + NO2. Silicates do not exhibit visible alterations during all experiments but released an increasing amount of cations in the reaction fluid during experiments with impure CO2. Nonetheless, precipitated secondary carbonates could not be identified.
