Styrsa, Volker Josef (2000)
Lamellare Entmischung und Vergröberung in eisenfreiem Klinopyroxen.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

3 Ziel der vorliegende Arbeit war die genaue Untersuchung des Verlaufs der Entmischung und der Vergröberungskinetik unter isothermen Bedingungen in eisenfreiem synthetischem Klinopyroxen. Eine Grenze zwischen der Entmischung und der Vergröberung sollte definiert werden. Des Weiteren sollte untersucht werden, ob es prinzipielle Unterschiede im Verlauf der Entmischung und Vergröberung zwischen isothermen Experimenten und Kühlexperimenten gibt. Anhand dieser Daten können Abkühlgeschwindigkeiten für Chondren abgeschätzt werden (WEINBRUCH & MÜLLER, 1995). Chondren sind mikro- bis millimeter-große Silikatkügelchen. Sie sind der charakteristische Bestandteil von Meteoriten aus der Gruppe der Chondrite. Allgemein akzeptiert ist, dass die Chondren aus einer Schmelze entstanden sind (z.B. HEWINS, 1988). Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein Klinopyroxen mit einer Zusammensetzung von Ca0,549Mg1,451Si2O6 synthetisiert. Bruchstücke davon wurden isotherm bei 1100, 1200 oder 1300 °C getempert. Innerhalb einer weiteren Versuchsreihe wurden Proben linear abgekühlt. Material von einigen der gekühlten Proben wurde anschließend isotherm getempert. Der Verlauf der Entmischung konnte anhand der bei 1100 °C getemperten Proben aufgeklärt werden. Die Entmischung wurde in drei Stadien eingeteilt. Im ersten Stadium ist keine Phasentrennung feststellbar. Im zweiten Stadium werden überwiegend aperiodische und periodische Entmischungen und Entmischungslamellen von Diopsid und Pigeonit nach “100“ beobachtet. Während des dritten Stadiums der Entmischung ändert sich die Entmischungsrichtung und es entstehen periodische Lamellen nach “001“. Während der Dauer der Entmischung sind die Wellenlängen der Lamellen nach “001 beinahe konstant und die Phasengrenzen zwischen den Diopsid- und den Pigeonit-Lamellen unscharf. Mit Beginn der Vergröberung steigt die Wellenlänge der Lamellen nach “001“ stark an und die Phasengrenzen werden deutlich glatter. Im Beugungsbild in a*c*-Orientierung werden bei Beginn der Vergröberung nur noch a-Reflexe beobachtet, die parallel c* aufgespalten sind. Diese Kriterien ermöglichen eine Unterscheidung zwischen der Entmischung und der Vergröberung. Die in der vorliegenden Arbeit beobachtete Vergröberung der Lamellen nach “001“ läuft bei allen Temperaturen, bei denen isotherm getempert wurde, deutlich schneller ab, als von MCCALLISTERs (1978) beschrieben. Eine unabhängige Untersuchungen bei 1100 °C im Rahmen einer Diplomarbeit (GROHE, 1996) bestätigt die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit. Die Vergröberungskinetik wurde mit folgender Gleichung beschrieben (Der Exponent n hat einen Wert von etwa 3): ln – l0n = K (t – t0) Im Unterschied zu den isothermen Experimenten enthalten die gekühlten Proben vorwiegend entmischte und vergröberte Lamellen nach “100“. Nur wenige Proben enthalten auch Bereiche mit einigen Lamellen nach “001“. Weitere Probe zeigen „Tweed“-Muster oder weisen überhaupt keine Anzeichen für Entmischungen auf. Das zusätzliche Tempern der Proben bei 1200 °C ruft keine Änderung der Entmischungsrichtung oder eine Vergröberung der Lamellen nach “100“ hervor. Die Probe mit den entmischten „Tweed“-Mustern zeigte nach 72 h bei 1200 °C Lamellen nach “001“. Zusätzliches Tempern von Proben, die Lamellen nach “100“ enthalten bei 1300 °C führt zur Umwandlung der Lamellen nach “100“ in Lamellen nach “001“. Die Methode von WEINBRUCH und MÜLLER (1995) wird höhere Abkühlgeschwindigkeiten ergeben, wenn die neuen Daten für eine Modellierung verwendet werden. Die Größenordnung der Abkühlgeschwindigkeiten wird sich allerdings nicht ändern.

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