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Alexander Schmidt

• Concerning the Bulk Silicate Earth (BSE), the depleted mantle and the continental crust are thought to balance the budget of refractory and lithophile elements, resulting in complementary trace element patterns. However, the two high field strength elements (HFSE) Niob and Tantal appear to contradict this mass balance. All reservoirs of the silicate Earth exhibit subchondritic Nb/Ta ratios, possibly as a result of Nb depletion. The two HFSE Zr and Hf on the other hand seem not to be fractionated between the silicate reservoirs. They show more or less chondritic Zr/Hf ratios. In this study a series of orogenic eclogites from different localities was analyzed to determine their HFSE concentrations and to contribute to the question if eclogites could form a hidden reservoir to account for the mass imbalance of the BSE. The results show that the orogenic eclogites have subchondritic Nb/Ta ratios and near chondritic Zr/Hf ratios. The investigated eclogites show no fractionation of Nb/Ta ratios and no enrichment of Nb compared to e.g. MOR-basalts, the likely precursor of these rocks. With an average Nb/Ta ratio of 14.9 these eclogites could not balance the differences between BSE and chondrite. Additionally, with an average Nb/Ta ≈ MORB they also cannot balance the small differences in the Nb/Ta of the crust and the mantle. LA-ICPMS analyses of rutiles in these eclogites reveal a zonation of Nb/Ta ratios in this mineral, with rutile cores having higher Nb/Ta than rutile rims. As a consequence, Laser Ablation data of rutiles have to be evaluated carefully and cannot necessarily reflect a bulk rock Nb and Ta composition, although over 90% of these elements reside in rutile.
• Die kontinentale Kruste und der Mantel sind die beiden wichtigsten geochemischen Reservoire der Silikaterde (Bulk Silicate Earth, BSE). Dementsprechend verhalten sie sich bezüglich ihrer Gehalte an refraktären lithophilen Elementen relativ zu Chondrit in der Regel komplementär. Dies gilt z.B. für viele Seltene Erden (REE) und Sr-Nd Isotope (HOFMANN, 1988; HOFMANN, 1997). Die High Field Strength Elemente (HFSE) Zr, Nb, Hf und Ta werden weitgehend ebenfalls als Spurenelemente betrachtet, die in chondritischer Häufigkeit in der Silikaterde vertreten sind und ebensolche Elementverhältnisse aufzeigen. Es zeigt sich allerdings, dass sowohl die Nb/Ta Verhältnisse der kontinentalen Kruste und des verarmten Mantels, als auch die gesamte Silikaterde, subchondritisch sind, ein Phänomen, das als "Nb-Paradox" bekannt ist (BARTH et al., 2000; KAMBER and COLLERSON, 2000; RUDNICK et al., 2000; MÄNKER et al., 2003; RAPP et al., 2003). Nb und Ta sind zwei HFSE mit sehr ähnlichen geochemischen Eigenschaften und wurden lange Zeit als "geochemische Zwillinge" betrachtet, die sich während der Entwicklung des Kruste-Mantel Systems identisch verhalten. Erste Ideen um die Massenbilanz der Silikaterde auszugleichen legen ein superchondritisches Reservoir nahe, welches im Mantel zurückgehalten wird, und somit zu der heutigen Fraktionierung der Nb/Ta Verhältnisse zwischen BSE und dem chondritischen Wert geführt hat. Ein solches Reservoir kann in Form subduzierter ozeanischer Kruste vorliegen, deren Restit als Eklogit in den Mantel absinkt (MCDONOUGH, 1991; RUDNICK et al., 2000). Diese Betrachtungen basieren auf einem chondritischen Nb/Ta Verhältnis von 17.6, welches aus Analysen von Chondriten (Allende und Murchison) und Eukriten (Vesta) hergeleitet wurde (WEYER et al., 2002). MÄNKER et al. (2003) dagegen haben zur Berechnung des chondritischen Nb/Ta einen deutlich größeren Datensatz zugrundegelegt und kommen auf ein höheres Verhältnis von 19.9. Es wurden zudem von diesen Autoren einige kohlige Chondrite der CV-Gruppe (z.B. Allende) aussortiert, da diese eine ungewöhnliche Anreicherung von Nb-verarmten Einschlüssen zeigten. Dieser neue und höhere Wert für das - IV - chondritische Nb/Ta Verhältnis wird in dieser Arbeit verwendet, da er diesen durch den größeren Datensatz besser repräsentiert. ...