Der Reynolds Cup ist ein seit 2002 ausgetragener Wettbewerb im Format eines Ringversuches, bei dem die analytischen Methoden, Fertigkeiten und letztlich die Messgenauigkeit der teilnehmenden Labore bewertet werden. Veranstaltet wird er unter der Ägide der in Chantilly im US-Bundesstaat Virginia ansässigen Clay Minerals Society (CMS). Dementsprechend liegt der fachliche Schwerpunkt auf Tonmineralogie sowie Sedimentologie.
Historie und Bedeutung
Vorgängerformate Ringversuche zum Vergleich der Analyseleistungen mehrerer Labore existieren in den unterschiedlichsten naturwissenschaftlichen Fachbereichen. In der quantitativen Tonmineralogie waren entsprechende Praktiken vor der Etablierung des Reynolds Cup allerdings nur äußerst selten zum Einsatz gekommen.Franz Ottner; Susanne Gier; Max Kuderna; Bernd Schwaighofer: Results of an inter-laboratory comparison of methods for quantitative clay analysis. In: Applied Clay Science. Band 17, № 5/6, 2000, Seiten 223–243. Jacques Thorez vom Institut für Mineralogie der Universität Lüttich führte von 1981 bis 1987 einen Ringversuch durch, in dem unterschiedliche Vorbehandlungs- und Präparationstechniken angewendet wurden und die Resultate qualitativ ausgewertet wurden; quantitative Vergleiche wurden jedoch nicht angestellt. Ein weiterer Blindtest erfolgte 1988, als Forscher der Exxon Production Research Company in Houston vier Proben hochreiner Mineralgemische, die „gesteinsartige“ Zusammensetzungen repräsentieren sollten (zwei Sandsteine, ein Schiefer und ein Kalkstein), an fünf gewerbliche quantitativ-mineralogisch arbeitende Labore verschickten, um deren Genauigkeit zu überprüfen.C. S. Calvert; D. A. Palkowsky; David R. Pevear: A combined X-ray powder diffraction and chemical method for the quantitative mineral analysis of geological samples. In: David R. Pevear; Frederick A. Mumpton (Hrsg.): Quantitative mineral analysis of clays. In der Reihe: „CMS Workshop Lectures“, Band 1. The Clay Minerals Society, Evergreen, 1989, Seiten 154–166. In den 1990er Jahren organisierte Manfred Störr – Professor für Lagerstättenkunde an der Universität Greifswald – eine Ringanalyse für keramische Rohstoffe, in deren Verlauf auch quantitative Tonmineralanalysen erstellt wurden. Das Ziel dieses Versuches war es, die Methoden der einzelnen Arbeitsgruppen kennenzulernen und die jeweils damit erhaltenen quantitativen Resultate zu vergleichen. Wenngleich die verwendeten Referenzproben lediglich ein eingeschränktes Tonmineralspektrum aufwiesen, kam es zu erheblichen Abweichungen sowohl bei den qualitativen als auch den quantitativen Ergebnissen.
Forscher vom Institut für angewandte Geologie der Universität für Bodenkultur Wien sowie dem Institut für Petrologie der Universität Wien organisierten in den Jahren 1997 und 1998 einen Methodenvergleichsversuch an zwei Tonproben unterschiedlicher Zusammensetzung aus Niederösterreich. Es nahmen 19 Labore aus vier europäischen Staaten (Deutschland, Österreich, Slowakei und Vereinigtes Königreich) teil. Trotz der Vielfältigkeit der verwendeten Analysenmethoden ergaben sich bei einigen Begleitmineralen gute Übereinstimmungen der quantitativen Ergebnisse. Bei der qualitativen und quantitativen Bestimmung der Tonminerale hingegen kam es zu einer vergleichsweise starken Streuung der Resultate. Die Wissenschaftler schlugen vor, in einer nächsten Phase die Ergebnisse des Methodenvergleichsversuches in einen Ringversuch mit genau definierten Rahmenbedingungen überzuleiten.
Wesentlich größer ausgelegt war ein Ringversuch, den die Commission for Powder Diffraction (CPD) der International Union of Crystallography (IUCr) zwischen August 1996 und August 1999 veranstaltete und der als Quantitative Analysis Round Robin (QARR) bekannt wurde. Leitender Wissenschaftler war Ian Madsen von CSIRO Minerals im australischen Melbourne. Entsprechend der inhaltlichen Ausrichtung der CPD lag der Schwerpunkt des Ringversuches auf der Analyse von Pulverdiffraktometriedaten zur quantitativen Ableitung von Phasenhäufigkeiten. Die Wahl der zusätzlichen Methoden stand den Teilnehmern frei. An dem Versuch beteiligten sich 81 Labore aus 21 Staaten. Sie erhielten acht Proben relativ einfacher Dreiphasen-Mineralgemische, jeweils bestehend aus Korund, Fluorit und Zinkit. Zwar ist es unwahrscheinlich, Gemische dieser Zusammensetzung in der Natur zu finden – Ziel der Beprobung war jedoch ausschließlich, die Präzision zu testen, die unter idealen Bedingungen von Pulverdiffraktometie erwartet werden konnte.Mark D. Raven; Peter G. Self: Outcomes of 12 years of the Reynolds Cup quantitative mineral analysis round robin. In: Clays and Clay Minerals. Band 65, № 2, April 2017, Seiten 122–134.
Um die Jahrtausendwende führte Jan Środoń vom Institut für Geowissenschaften der Polnischen Akademie der Wissenschaften in Krakau – einer der späteren Initiatoren des Reynolds Cup – einen Blindversuch durch, der mixtures of relatively pure-phase minerals with specific emphasis on clay minerals. Three samples of synthetic mixtures with compositions that are typically present in natural shale materials were sent to a limited number of external laboratories for analysis.Jan Środoń; Victor A. Drits; Douglas K. McCarty; Jean C. C. Hsieh; Dennis D. Eberl: Quantitative XRD analysis of clay-rich rocks from random preparations. In: Clays & Clay Minerals. Band 49, 2001, Seiten 514–528.
Gründung und Zielsetzung Die Erfindung des Reynolds Cup liegt darin begründet, dass mehrere Unternehmen der Erdöl- und Erdgasindustrie signifikante Unterschiede in den Analysemethoden und -ergebnissen verschiedener mineralogischer Labore bemerkten.„QMineral lands a rock-solid win with the Reynolds Cup“. Am 3. November 2020 auf flandersinvestmentandtrade.com. Abgerufen am 11. September 2022.Dennis D. Eberl: How I won the Reynolds Cup. In: The annotated clay doctor. Selbstverlag, 2008, Seiten 5–8. Messungenauigkeiten und ein Mangel an analytischer Konstanz von Ton- und anderen Mineralen können schwerwiegende Folgen unter anderem für die Förderprodukte, die Verarbeitungsprozesse und die Arbeitssicherheit haben. Hinzu kamen die Probleme, die durch vorherige Formate offenbar wurden. Daher gab es im Jahr 2000 erste Ideen zur Austragung eines Analysewettbewerbes. Als Initiatoren des Reynolds Cup gelten: Douglas K. McCarty (damals Chevron Corporation, Houston), Jan Środoń (damals Institut für Geowissenschaften der Polnischen Akademie der Wissenschaften, Krakau), Dennis D. Eberl (damals United States Geological Survey, Boulder). Sämtliche vorherigen Laborvergleiche besaßen nie Wettbewerbscharakter und die Ergebnisse der einzelnen Labore wurden lediglich intern kommuniziert. Durch die Etablierung eines Wettbewerbes hoffte man, einen zusätzlichen Ansporn für gewissenhaftere Analysen zu schaffen. Primäres Ziel der Veranstaltung ist, eine bessere Anwendung der analytischen Methoden und eine Weiterentwicklung persönlicher Fähigkeiten der Forscher zu bewirken. Die Teilnahme steht allen offen, die an quantitativer Mineralanalyse und vor allem an Tonmineralogie interessiert wind – akademischen Laboren genauso wie staatlichen, industriellen oder privaten Instituten. Die Organisatoren werben damit, dass sich der Gewinner als „weltbester quantitativer Mineralanalytiker“ sehen dürfe.
Der Reynolds Cup bietet den Teilnehmern die Gelegenheit, ihre Forschungsfähigkeiten vor wissenschaftlichen Partnern und Stakeholdern darzubieten. Da die mineralogischen Analyselabore weltweit mit sehr ähnlichen – teilweise auch mit identischen – Messinstrumenten arbeiten, sind die Unterschiede in den Ergebnissen vor allem auf die individuellen analytischen Fertigkeiten der Wissenschaftler und auf die in den Laboren erfolgte Aufbereitung der Proben zurückzuführen. Die Auszeichnung ist undotiert. Dennoch hat sie gerade für die privaten Labore auch einen finanziellen Anreiz, können diese doch eine vordere Platzierung in dem prestigeträchtigen Wettbewerb als Qualitätszeugnis und Werbung für ihre Analysen nutzen und dadurch in den folgenden Jahren womöglich zusätzliche Aufträge generieren.
Benannt ist der Preis nach Robert Coltart Reynolds Jr. (1927–2004), der zwischen 1960 und 2000 am Dartmouth College lehrte, die längste Zeit davon als Professor für Mineralogie. Die beiden Preis-Initiatoren McCarty und Eberl studierten bei ihm. Reynolds leistete sowohl richtungsweisende Pionierarbeit auf dem Fachgebiet der quantitativen Tonmineralogie als auch wichtige Beiträge zur Tonforschung im Allgemeinen.
Organisation Finanzierung Die erste Austragung des Reynolds Cup im Jahr 2002 wurde maßgeblich vom Energiekonzern ChevronTexaco finanziell unterstützt. Mittlerweile (Stand: 2022) sind die Clay Minerals Society (CMS) und die Deutsche Ton- und Tonmineralgruppe (DTTG) die wichtigsten Geldgeber. Teilweise tragen auch die Institutionen des jeweils letzten Siegers bei. So wurde beispielsweise die zweite Austragung im Jahr 2004 hauptsächlich durch die Technische Universität Bergakademie Freiberg, die Deutsche Forschungsgemeinschaft sowie die Commission for Powder Diffraction (CPD) der International Union of Crystallography (IUCr) finanziert und die Austragung 2006 durch das Ministerium Natural Resources Canada, während sich 2014 die Clay Minerals Group der Mineralogical Society of Great Britain and Ireland beteiligte.
Trophäe Die Trophäe des Wettbewerbes wurde vom United States Geological Survey (USGS) sowie von ChevronTexaco gestiftet und vom Co-Initiator Dennis Eberl entworfen und konstruiert, der dafür auf Gesteine aus dem Geschäft Nature’s Own in Boulder (Colorado) zurückgriff. Als Unterbau wählte er zwei trapezförmige Buchstützen aus schwarzem, poliertem, marokkanischem Kalkstein, der Belemniten-Fossilien enthält. Diese orientierte er versetzt zueinander auf einem vierstufigen Holzpodest und klebte sie zusammen. Den Hauptkörper des Pokals bildet ein darauf gesetzter Mörser, in dem ein Pistill ruht – beides aus beigem, poliertem, fossilführendem, pakistanischem Kalkstein. Die ebenfalls in Boulder (Colorado) ansässige Tribble Stone Company führte die Gravuren auf den Außenseiten der Buchstützen aus. Auf der einen ist „Reynolds Cup“ und auf der anderen „Champion, Quantitative Mineral Analysis“ zu lesen. Transportiert wird die Trophäe in einer verschließbaren Kiste aus Multiplex-Platten, auf deren Außenseiten Plaketten mit den bisherigen Siegern montiert sind.
Regularien Für die Ausrichtung des Wettbewerbes, die Entwicklung der Grundregeln und die Ausarbeitung der wissenschaftlichen Zielsetzung ist das Reynolds Cup Committee verantwortlich, das von der Clay Minerals Society eingesetzt wird. Der jeweils letzte Präsident der CMS ist ex officio Mitglied des Komitees. Der Gruppenleiter eines siegreichen Teams amtiert – in der Regel – zunächst für ein Jahr als nachrückender und dann zwei Jahre als ordentlicher Komiteevorsitzender. Eine anschließende Mitgliedschaft ist freiwillig. Das Reynolds Cup Committee ist auf sechs Mitglieder begrenzt. Sollte die Zahl höher steigen, wird die Person mit der längsten Amtszeit seit ihrem Gewinn zurücktreten. Zwei Jahre vor dem Wettbewerb wählt das Gremium einen Hauptorganisator, der verantwortlich zeichnet für die Vorbereitung der Proben und die Überprüfung der eingesendeten Ergebnisse. Bislang hat stets das letztmalige Gewinnerteam freiwillig diese Aufgabe übernommen, das dementsprechend von der Teilnahme ausgeschlossen ist. Der Titel kann somit nicht verteidigt werden; bestenfalls sind zwei Siege desselben Teams im Abstand von vier Jahren möglich.