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Untersuchung zur Kinetik der Coesit - Quarz Umwandlung unter in-situ Bedingungen mittels Synchrotronstrahlung sowie Analyse der Mikrostrukturen im Transformationsbereich mittels TEM

dc.contributor.advisorKirfel, Armin
dc.contributor.authorSchönbohm, Dirk
dc.date.accessioned2020-04-06T10:07:22Z
dc.date.available2020-04-06T10:07:22Z
dc.date.issued2003
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.11811/1909
dc.description.abstractSynthetischer Coesit wurde in eine Hexaeder- Hochdruck-, Hochtemperaturapparatur verbracht und die rekonstruktive Transformation Coesit-Quarz durchgeführt, um die retrograde Metamorphosepfade natürlicher Gesteine besser verstehen zu können. Die Umwandlungsbedingungen lagen zwischen Normaldruck und 28 kbar sowie bei Temperaturen von 400°C bis 1300°C. Neben reinem "trockenem" wurden auch Mischungen aus Coesit und mehreren wasserführenden Mineralen wie Al(OH)3 und Glimmer untersucht, um die Transformation in Gegenwart von Wasser vorzunehmen. Das Verhalten der Coesit Quarz Umwandlung in Gegenwart von H2O wurde mit der "trockenen" Umwandlung verglichen. Mit Hilfe von röntgenographischen Methoden wurde sowohl unter in-situ-Bedingungen ( energiedispersiv ) als auch durch Abschreckversuche ( winkeldispeersiv ) die Umwandlung verfolgt und die Umsatzraten X(t) temperaturabhängig bestimmt. Aus den Umsatzraten wurden mit Hilfe der Johnson-Mehl-Avrami-Gleichung X(t)=1-exp(-kt)n der Avramikoeffizient n und die Ratenkonstante k ermittelt. Letztere ermöglichte die Berechnung der Aktivierungsenergie der Transformation.
Unerwartet zeigte sich, dass die Kinetik der Coesit-Quarz-Umwandlung eine deutliche Abhängigkeit von der Druckunterschreitung der Phasengrenze aufwies: je weiter die Phasengrenze unterschritten wurde, desto langsamer verlief die Transformation bis zum vollständigen Erliegen der Umwandlung bei niedrigen Drücken. Das Verhalten der Transformation in Abhängigkeit von der Temperatur entsprach der Erwartung: je höher die Temperatur, desto schneller lief die Transformation ab. Es ergaben sich in Abhängigkeit von der Druckunterschreitung der Phasengrenze Coesit-Quarz Aktivierungsenergien von 75 kJmol-1 bis ca. 900 kJmol-1.
In Gegenwart von Wasser lief die Transformation erheblich schneller ab. Die Aktivierungsenergie der Transformation Coesit-Quarz bei 12 kbar und einer Mischung von Coesit und Al(OH)3 betrug lediglich ca. 40 kJmol-1. Dabei erfolgte eine Minimierung der Aktivierungsenergie bei einem Wasserpartialdruck, der dem umgebenden Druckmilieu entsprach, während bei einem abnehmenden Wasserpartialdruck die Aktivierungsenergie sukzessive erhöht wurde.
Die Tendenz der Abhängigkeit von der Druckunterschreitung blieb allerdings weiterhin bestehen. Mikrogefügeuntersuchungen mit dem TEM zeigten keine gesetzmäßigen Verwachsungen von Quarz auf Coesit, während eine solche für den umgekehrten, prograden Pfad bekannt ist. Weiterhin legen die TEM-Aufnahmen einen mehrstufigen Umwandlungsmechanismus mit Keimbildung und anschließendem Kornwachstum nahe. Der Einsatz der Coesit Quarz-Umwandlung als Geothermobarometer erscheint nicht sinnvoll.
Auf der Grundlage der experimentellen Ergebnisse dieser Arbeit und dem Vergleich mit Literaturdaten wird für die Coesit Quarz Transformation eine druckstabilisierte Zwischenphase angenommen.
dc.language.isodeu
dc.rightsIn Copyright
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subjectCoesit
dc.subjectQuarz
dc.subjectin-situ-Untersuchung
dc.subjectHochdruck
dc.subject.ddc500 Naturwissenschaften
dc.subject.ddc530 Physik
dc.subject.ddc540 Chemie
dc.subject.ddc550 Geowissenschaften
dc.titleUntersuchung zur Kinetik der Coesit - Quarz Umwandlung unter in-situ Bedingungen mittels Synchrotronstrahlung sowie Analyse der Mikrostrukturen im Transformationsbereich mittels TEM
dc.typeDissertation oder Habilitation
dc.publisher.nameUniversitäts- und Landesbibliothek Bonn
dc.publisher.locationBonn
dc.rights.accessRightsopenAccess
dc.identifier.urnhttps://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-02072
ulbbn.pubtypeErstveröffentlichung
ulbbnediss.affiliation.nameRheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
ulbbnediss.affiliation.locationBonn
ulbbnediss.thesis.levelDissertation
ulbbnediss.dissID207
ulbbnediss.date.accepted26.06.2003
ulbbnediss.fakultaetMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
dc.contributor.coRefereeKlapper, Helmut


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