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Mikrogefüge by Mind Map: Mikrogefüge
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Mikrogefüge

Gefüge

Allgemein

Gefüge: alle Raumdaten, die eine im Gestein recht sichtbare Figur oder Größe ausmachen, "fabric"

Homogenität, homogen [homogenous]: Teilbereiche sind größenmaßstäblich austauschbar, Beispiel, Granit, Falten, Homogenitätsbereiche müssen definiert werden [Genauigkeit sehr wichtig, da sonst nicht verglichen werden kann], inhomogen [inhomogenous]: Teilbereiche sind größenmaßstäblich nicht austauschbar

Isotropie, isotrop: richtungsunabhängig, anisotrop: richtungsabhängig, Pleochroismus: anisotrope Minerale führen durch deren in verschiedene Raumrichtungen unterschiedliche Lichtbrechungseigenschaften zu unterschiedlixchen Ausbreitungsgeschwindigkeiten im Korn, was zu unterschiedlichen Farben im Hellfeld führt

Gänge, chilled margin: abgeschreckte, sehr feinkörnige Ränder von Gängen, welche durch das kühle Umgebungsgestein ihre Wärme abgezogen bekommen haben, findet Bewegung auf Gangflächen statt, können die größen Gangkristalle die angelegte Spannung nur schlecht aufnehmen, was dazu führt, dass die am Rand des Ganges gelegenen Minerale die gesamte Deformation aufnehmen müssen und bis zu sehr kleinen Konrgrößen verkleinert werden, "Gleitbahnen"

Gefügeelemente

Allgemein, geometrisch, nicht real existierend, selbst definiert, je nach Werkzeug, REM, Miroskop, Lupe, Auge

Gefügeelemente [fabric elements]: kleinste Teilgefüge im betrachteten Bereich, real bzw. gestaltliche [real fabric elements], funktionale bzw. ideel [ideal fabric elements], Faltenachse, Faltenachsenfläche, Faltenspiegelebene

Teilgefüge

Teilgefüge [fabric domains]: betrachtete Gefüge mit gleichen Eigenschaften, Beispiel, langer Faltenschenkel, Scharnier, kurzer Faltenschenkel

Symmetrie

Allgemein

Symmetriekonstanz, symmetriekonstante Formen behalten ihre Orientierung zu den angelegten Spannungsrichtungen, sie ändern ihre Symmetrieform nicht, Anfangs- und Endzustand sind gleich symmetrisch, bei einer unsymmetrischen, symmetriegemäßen Formung verringert sich die Symmetrie der Falte im Scharnier [M-Adventivfalten] nicht, in den Faltenschenkeln [S-Z-Adventivalten] aber schon, Symmetrieerniedrigung

nach dem Symmetrieprinzip kann allgemein kann das Gefüge nicht höher symmetrisch als das angelegte Spannungsfeld sein [also maximal gleich, meinst aber niedriger], vom Gefüge kann auf die Spannung rückgeschlossen werden, die höchste Spannung gibt die Symmetrie vor

Was ist Symmetrie?

Symmetrie: gesetzmäßige Wiederholung eines Objekts

Welche Symmetrien sind in der Strukturgeologie wichtig?

kubische Symmetrie, a = b = c, [alpha = beta = gamma] = 90°, hydrostatische Spanungszustand, alle Erzminerale sind kubisch und verformen ab ca. 100°C, "Pyritschokolade", in Ultahochdruckgesteinen können Granate sich plastisch verformen

axiale Symmetrie, [alpha = beta = gamma] = 90°, a = b =/= c, oblate bzw. prolate Gebügeausbildung, oblat: Pizza, prolat: Zigarre, sowohl Gefüge als auch Spannungszustand

rhombische Symmetrie, a =/= b =/= c, allgemeiner Spannungszustand, [alpha = beta = gamma] = 90°, sowohl Gefüge als auch Spannungszustand, typische, gleichschenkelige Falte, 2-zählige Achse, allgmein alle 2-scharigen Gefüge [Druckversuche an Bohrkernen], 2 Flächengefüge der gleichen Art und Weise

monokline Symmetrie, a =/= b =/= c, [alpha = gamma] = 90°, beta =/= 90°, rhombische Gefüge [jedoch kein Spannungszustand], kein Spannungsfeld, 1-scharige Gefüge, Falten

trikline Symmetrie, a =/= b =/= c, [alpha =/= beta =/= gamma], triklines Gefüge [jedoch kein Spannungszustand], konische Falten, sheath folds, Faltenachse ist selber gebogen

Was für Symmetrieoperationen gibt es?

alle Kristalle sind translationsinvariant

Spiegelung an einer Ebene

Drehung um eine Achse

Inversion

Drehinversion

Korngrenzen

Allgemein

Winkel, 1. 0° = kohärente Korngrenze, nahtloser Übergang, 3. leichte Verkippung aber großteiliges Teilen der meißten Netzebenen 2er Körner ergibt eine Kleinwinkelkippkorngrenze, 4. stets halbe Gleichbesetzung mancher Netzebene [sharing], 2. Verkippung der kontaktierenden Netzebene an der Korngrenze, gehen aber alle mit einem Winkel ineinander über, ergibt eine Verzwillingung, 5. asymmetrische, hochwinkelige, unilaterale, rationale Korngrenze, Netzebenen können nucoh an Knoten verbunden werden, Netzebene ist gleichzeitig Korngrenze, 6. asymmetrische Großwinkelkorngrenze, ohne jeden Übergang der Gitterebenen, Allgemein, im Gegensatz zu "umgeklappten", kohärenten Zwillingsgrenzen, können inkohärente Korngrenzen nicht einfach ineinander übertragen werden, entstehen häufig durch Deformation

Analogie, Seifenblasenmodell, periodische Anordnung, Leerstellen, "Korngrenzen"

Korngrenzformen, Allgemein, läßt Rückschlüsse auf Verformung und Temperatur zu, gerade, Rhomoederflächen, also vollständig equilibriert, die Temperatur hat also die Deformation überdauert, Gleichgewichtswinkel: perfekte Trippelpunkte [120°] deuten auf ein absolut energetisches Gleichgewicht hin, jeder Winkel 60°, nur bei 3 gleichen Mineralen möglich, bei unterschiedlichen Körnern am Trippelpunkt müssen die Winkel unterschiedlich sein, je nach Energieequilibrium der Oberflächenenergien der einzelnen Minerale, Interphaseboundaries, Beispiel von 2 Quartzen und 1 Biotiten: 167°, Beispiel von 2 Quartzen und 1 Feldspat: 130°, typische für statische Spannungssituation, gebogen, Endglied ds Erholungsgefüges, nichtperfekte Trippelpunkte mit spitzen und stumpfen Winkeln deuten auf unterschiedliche Oberflächenenergien hin, gebuchtet, typisch für Subkörner, ausgebeult, konvexe Korngrenzen deuten auf ein absolutes Ungleichgewicht hin, Deformation hat die Temperung überdauert, Zeichen von Wachstum in Richtung der Konvexität, Korngrenzwanderung [grain boundary migration], endotherm, die Atome müssen aber die neue Struktur einbaubar sein, zeigt an, weches Mineral auf Kosten eines andern gewachsen ist, Bulging: konvexe Einbuchtung aus einer geraden Korngrenze heraus, es ist energetisch günstiger an ein stabileres Mineral neues Material anzulagern als die eigenen Gitterdefekte auszuheilen, nur existent zwischen einzelnen Körnern, nicht in Subkörnern, zeigt, welches Korn auf kosten von welchem anderen, gelappt bzw. lobat, Rotationen im Subkornbereich, Quarzite haben typischerweise gelappte Korngrenzen, gezahnt, Deformationsstrukturen, sehr viele Subkörner, typische für dynamische Spannungssituation

Kornformen [-"morph"], idiomorph, hypidiomorph, xenomorph

Korngefüge [-"blastisch"], gleichkörnig, unterschiedlich granular, granoblastisch, ungleichkörnig, equigranular, serriat

3-dimensionale Gitterfehler: Körperhindernisse, die 1&2-dimensionale Gitterfehler aus ihrer Bahn drängen

Korngrenztypen

Allgemein, ist die C-Achse geneigt im Mikroskop, gibt es undulöse Auslöschung, ist die C-Achse vertikal, ist das Mineral unter gekreuzten Polarisatoren stets ausgelöscht, Übergänge

Kleinwinkelkorngrenzen, maximal 15° Abweichung, nur unter gekreuzten Polarisatoren sichtbar, Subkorngrenzen, Winkel kleiner 10°, sehr unregelmäßige Korngrenzen, Abstände der Gitterdefekte können eingezeichnet werden

Großwinkelkorngrenzen, mit blosem Auge sichtbar, "richtige" Korngrenzen - Winkel größer 15°, führt zu unterschiedlichen Auslöschungspositionen, es entstehen neue Korngrenzen durch Subkornrotation [subgrain rotation]

Zwillingskorngrenzen, Beispiele, polysynthetische Verzwillingungen bei Albit, Calcitzwillinge

Antiphasengrenzen, Ketten- oder Dopplekettensilikate werden gegenübergelagert, Beispiel, Hornblende 1 & 2 ineinanderverschachtelt

Korn-Flüssigkeit

Korn-Gas

Korn-Korn, gleichmineralig [self-boundaries], Qtz-Qtz, fremdmineralig [interphase-boundaries], Kfs-Qtz, Übergänge, kohärent, bilateral, rational, parallel, "tracebar", semi-kohärent, Gitterebenen parallel aber mit unterschiedlichen Abständen, manche Netzebenen gehen in das andere Korn über, inkohärent, unterschiedliche Winkel in den bilateralen Gitterebenen

Versetzungsbewegungen

Allgemein:, Versätzungswälle: Anreicherung von Versätzen, Anlagerung enlang MEHREREN Korngrenzen ergibt Kleinwinkelkorngrenzen - je nach Gruppierung Anlagerung enlang EINER Korngrenze ergibt Großwinkelkorngrenzen, Abbau der Verspannungen entlang der Kippwinkel- oder Torsionskorngrenzen, Grad der Koinzidenz anhand der Möglichkeit, die Gitterebenen zu überlagern

Kippwinkel, Drehachse parallel zur Korngrenze

Torsion, Drehachse senkrecht zur Korngrenze

Pining-Microstructure: nicht einbaubare Minerale werden "vor sich hergeschoben"

Dragging-Microstructure: "Überschiebung" in einem Korn - Körner behindern das Wachstum in eine Richtung und verformen das "störende" Mineral

Window-Microstructure: Türe oder Schwachstelle in einer Korngrenze, durch welches ein Korn auf Kosten des anderen wachsen kann

Left-Over-Grains: aufgrund ihrer "ungünstigen" kristallographischen Orientierung übriggebliebene Kornrelikte

Drucklösung, bei Karbonaten bilden die unlöslichen Relikte Stylolite, an allen Kontakten von Quartzen zu Glimmer- oder Tonmineralen wird der Quartz druckgelöst, Ergebnis: Segregationsverbunde von Quartzen, wichtig für effektive Drucklosung: feinkörnige Kontakte, durch Drucklösung ändern sich die Korngrenzen, Fluide in Gängen senken durch den abfallenden Druck auch ihr Löslichkeitsprodukt und großkristalline Quartze oder Calcite können den Hohlraum schließen, bereits bei niedrigen Temperaturen möglich, ist kein Verformungsmechanismus, schafft aber eine Formregelung, Material wird an einer Stelle gelöst, amorphe Reste formen schwarze Säume, dort wo Material gelöst wurde

Körner

Unterscheidungsmerkmale

Mineralogie, unteschiedliche mechanische Eigenschaften

Kristallographische Orientierung, CRSS [crittical resolved shear stress]: muss überwunden werden, um Deformation zu erzeugen, nur auf Flächen, die bewegt werden können ermöglichen auch Deformation, alle anderen sind inaktiv bzw. nicht penetrativ, auf Bewegungsflächen können dann retrograde Metasomatosen stattfinden, da in tieferen Bereichen die Aktivierungsenergie sehr hoch ist, findet Deformation auf sehr vielen Ebenen statt, nach oben hin gibt es immer weniger Energie, um Deformation auf vielen Flächen noch stattfinden zu lassen, daher gibt es an der Oberfläche auch nur wenige, dafür aber wichtige Störungsflächen, je weniger mobil Störungsflächen sind, desto weniger Gitter werden deformiert, angreifende Spannung kann über die Gittergleitebenen laufen

Form, Quartz kann duch sein rheologisches Verhalten fast nie ideomorph ausgebildet sein, die idiomorphe Form ist entscheidend, unterschied Säulen zu Würfel, runde Körner deformieren viel schwerer als stengelige

Nachbarn, der Nachbarschaftsverbund bildet das Gefüge, erst wenn die rigiden Körper selber verformt werden können, können sich auch die weichen Körner in den Zwickeln verformen, weicher klast in harter matrix, clast supported matrix, harter klast in weicher matrix, matrix supported matrix, core-&-mantle structure: oft sind ausserhalb des intakten Kerns die Mäntel der körner dynamisch rekristallisiert

Geschichte, Versetzungen sind vorsortiert, Chemismus ist vorsortiert

Korngröße, Hall-Petch-Effekt: je kleiner die Korngröße, desto größer die wirkende, effektive Spannung, ab einer Korngröße von ca. 100nm ist keine Kornverkleinerung mehr zu beobachten, da Diffusions-, Dislokations- und Korngrenzeffekte dies verhindern, kleinere Körner von der gleiches Spezies sind leichter zu deformieren als große Körner, je größer die Streuung der Korngrößen, desto höher war die Temperatur, Ausgangskorngrößen sind entscheidend für den weiteren Deformationsverlauf, Quarzgänge haben generell andere Korngrenzen als Quarzite, serriates Gefüge: man sieht das gesamte Spektrum aller Korngrößen

Korngrenzenorientierung, gegenüber der angelegten Spannung

Verformung vs. Temperatur

Steady-State-Korngröße, in 2 Schritten virtuell zerlegt:, 1. Deformation verkleinert die Körner immer mehr, bei hohen Temperaturen werden alle Körner gleich deformiert, es gibt keine Kompetenzkontraste mehr, bei geringen Temperaturen werden - unter gleichen Bedingungen - die kleinen Körner zuerst deformiert, 2. die Temperatur gibt die untere Grenze an, ab ihr wachsen die Körner wieder, die Temperatur bestimt die minimale Korngrenze, die Spannung die maximale Korngrenze, die Deformation versucht die Korner zu verkleinertm die Temperatur versucht die Körner zu vergrößern, existiert für jedes Verformungs-Deformations-Paar, bei unterschiedlichen Temperaturen haben Granite auch andere Korngrößenverhältnisse, Korngrößenverhältniss-Relikte höherer Temperaturen finden sich also in den Mineralkernen wieder, Staurolitkerne umringt von Muskovit/Biotit, retrograd

Extrema, Deformation führt prinzipiell zu einer Kornverkleinerung, Temperatur führt zu einer Kornvergrößerung

Deformationsgefüge

Allgemein

wird deformiert, werden Fehlstellen aufgeprägt

unterschiedliche Mineraltypen haben auch andere steady-state-Korngrößen im Gleichgewicht, führt zu sehr viel größeren Quartzkorngrößen im Gegensatz zu jenen von Kalifeldspat [sehr klein], abhängig von der CRSS, maximal bei dieser Korngröße kann Diffusion stattfinden,, Diffusion ist immer energieabhängig

Gefüge allgemein durch die Temperatur bestimmt, bei 0°C gibt es gar keine aufprägbaren Fehlstellen [die Implementierung überwiegt der Ausheilung], bis zu einer gewissen Temperatur sind gewisse Fehlstellen dem Gitter aufgebunden, sie sind ortsfest, allein durch Abkühlung kommen keine neuen Gitterdefekte dazu

Brittle-Ductile-Transition, ab ca. 300°C bei Quartz fängt durch erste Gitterfehleradditionen der Übergang in den duktilen Bereich an, ab hier können Formregelung des Minerals über Fehlstellen im Kristallgitter aufgeprägt werden, Wie werden dem Quartz Fehlstellen aufgeprägt?, bei Quartz resultiert aus dem Verbiegen der C-Achsen eine unterschiedliche Auslöschung, prograde Reaktionen sind entwässernd und allgemein entquartzend, Quartz kann schon bei der Diagenese druckgelöst werden, und dann bei niedrigeren Temperaturen wieder aus übersättigten Lösungen, Bildung von autigenen, undurchsichtigen Milchquartzen mit unschönen Kristallgittern, übersättigte Gelphasen, bei Serpentinen Bildung von aberranten Asbesten, bei 400°C in sehr sauren Lösungen, gelöst aus Basiten, wenn nicht gelöst, dann Bildung von Blätterserpentinen, durch fließendes Wasser kann viel mehr aufgelöst werden als durch statisches, Serpentin zu Talk gäbe eine Wasserabgabe, Specksteinbildung, häufig mit Faserserpentineinschlüssen

man sollte stets das Mineral betrachten, welches die höchte Temperatur benötigt, um zu deformieren

der höchsttemperierte Gittereffekt ist der entscheidende - pro Mineral, unter allen Mineralen ist der höchsttemperierte Gittereffekt der entscheidende - für den Schliff

bei zu geringen Temperaturen gibt es nur Mohr-Coulomb-Bedingungen [Bruch - Kataklase]

Sprödbruch

kataklastisches Fließen, löst die innere Kohäsion in einem spröden Körper auf, im kleinen Bereich sprödes Materialverhalten, im großen Bereich plastisches Materialverhalten [also Maßstabsabhängig], Kataklase ist auf den Kornbereich begrenzt, plastisches Fließen auf die großen Maßstäbe begrenzt, kältester Verformungsmechanismus

Versetzungsgleiten, Allgemein, "Raupe", "dislocation glide", Schraubenversetzung & Stufenversetzung bilden nur Endglieder, erzeugen Deformationen im Kristallgitter, durch Hindernisse beeinflusst, Versetzungen können durch hochauflösende Optiken sichtbar gemacht werden, erinnern an Deformationslamellen, Gitter werden verspannt, Bildung von Deformationslamellen & undulöses Auslöschen

Translationsgleiten, angreifende Spannung führt dazu, dass die einzelnen Gitterebenen alle in dieselbe Richtung versetzt werden, relativ imobile, nicht penetrative Deformation

Zwillingsgleiten, Gitterebenen klappen um, relativ imobile, nicht penetrative Deformation

Versetzungskriechen bzw. Versetzungsklettern, Gitterdefekte werden mobiler, können klettern und sich in Flächen anordnen, Polygonisation bei Glimmern, ansonsten Erholungsgefüge, Gitterdefekte in Versetzungswellen angereichert, Versetzungsklettern benötigt Leerstellen, Hinweis auf Diffusion, Diffusion kann auf Korngrenzen, gerade innerhalb der Konrgrenzen oder in den Körnern stattfinden, daher auch auf bzw. enlang der Korngrenzen höhere Versetzungsdichten als an den Rändern, Versetzungskerndiffusion ist somit auch weniger wichtig, Nabaro-Harry-Diffussion, nur bei sehr hohen Temperaturen möglich, Diffusion sowohl entlang Korngrenzen als auch innerhalb der Korngrenzen führt zu einer Vorzugsorientierung, viscous grain boundary sliding [VGBS]: einsetzende Diffusion der Körner im festen Zustand über Leerstellen, über Quartz-rot-zusatzpolarisator, bringt keine oder nur eine sehr schwache kristalline Vorzugsorientierung der Quartze mit sich, haben die Körner eine geregelte Orientierung aber unterschiedliche Gitterwinkel, kann Diffusion nicht stattfinden, auch die Korngröße spielt hier eine große Rolle, über 3-4 Mikrometer Kurndurchschnitt kann auch keine Diffusiuon stattfinden

Kaltverformung

Allgemein, Kaltverformung: Gleichgewichtsbereich zwischen Temperatur und neuer Gitterfehlerbesetzung - das Gitter wird als Folge der angelegten Spannung verspannt und Gitterfehler werden eingebaut - Resultat wäre eine undulöse Auslöschung, bei 50°C können dem Gitter zwar Fehlstellen aufgeprägt werden, aber es kommt zu keiner Wanderung der Fehlstellen, eine Deformation wäre in fast allen Gesteinen unter diesen Temperaturen auf alle Fälle bruchhaft, das Resultat wäre ein Kataklasit mit mit penetrativ-bruchhaft zerkleinertem Korngefüge, 10hoch12 Gitterfehler pro Quadratzentimeter

undulöse Auslöschung, Allgemein, auch Cordierit/Biotit kann undulös auslöschen, undulöse Auslöschung: statistisch verteilte, nicht ortsfeste werden Fehlstellen dem Kristallgitter aufgeprägt, die C-Achse wird verbogen, die undulöse Auslöschung stellt das erste Ungleichgewichtsgefüge dar, diskontinuierliche undulöse Auslöschung, diskontinuierliche undulöse Auslöschung: diffus, nicht ortsfest, statistisch verteilt, Hell- und Dunkelstellungen sind statistisch im Gestein verteilt, mobil, je kleiner die Winkelunterschiede, desto unschärfer die Kontraste, kontinuierliche undulöse Auslöschung, kontinuierliche undulöse Auslöschung: Anreicherung von Fehlstellen, Beginn des Erholungsgefüges, weg von der statistischen Verteilung, mobil, wandern wellenartig, heterogen durch das Korn, entstanden duch zusammengewachsene Fehlstellengruppierungen, je größer die Winkelunterschiede, desto schärfer die Kontraste

Deformationslamellen, Deformationslamellen: dünne, senkrecht zur C-Achse gelegene Lamellen [Linien], Austritt an der Oberfläche von linearen Gitterdefekten [Versetzungen], durchschnittliche Dicke von 3 Mikrometer, ortsfest, Deformationslamellen liegen parallel zur A-Achse, im Gegensatz zu den Deformationslamellen, je näher der Blick an der C-Achse vorbei ist, desto schlechter sind die Deformationslamellen sichtbar, bisher nur bei Quartz nachgewiesen, sichtbar im Hellfeld

Erhohlungsgefüge

Deformationsbänder, Deformationsbänder: Anreicherung im Kristallgitter von Gitterdefekten, ortsfest sich ändernde Auslöschung, Trend zur flächigen Orientierung, Parallelordnung zu den Prismenflächen, erste Ordnung mit Flächenbildung [noch kein Subkorn], Deformationsbänder liegen parallel zur C-Achse, im Gegensatz zu den Deformationslamellen, durchschnittliche Dicke von 30 Mikrometer, 10 mal breiter als Deformationslamellen, relativ breites Band, sichtbar nur bei gekreuzten Polarisatoren, ortsfest, keine echten scharfen Grenzen, aber immerhin ortsfestes Auslöschen, wurden früher noch zur Kaltdeformation zugeschlagen, gehören heute aber zum Erholungsgefüge, Verwechslungsgefahr:, Deformationszwillinge: im Gitter auskeilende Bänder, deren Dicke nicht immer gleich sein muß, entstehen bei angelegter Spannung und können diese dadruch minimal abbauen, die Orientierung ist aber unterschiedlich, beide können aber in einem Kirstall vorkommen, Anzeichen für absolute Kaltverformung, Wachstumszwillinge: haben keine Spitzen und sind alternierend, mit einer gleichen Dicke angeordnet, entstehen bei einer Kristallisation aus einer Schmelze, Zwillingsbildung wird über Umklappung des Atomgitters erzeugt [konstant]

Subkornbildung, Subkornbildung: Anreicherung von Versetzungen, Gitterverkippung nimmt Winkel kleiner 15° ein, Spannungsentlastung, tyisch sind lobate, zerlappte Korngrenzen, ortsfest, im Hellfeld nicht sichtbar, Schachbrettquartze [bzw. -Albite]: bei sehr hohen Kristallisationstemperaturen werden Gleitebenen auf den A- und B-Achsen aktiviert

dynamische Rekristallisation, dynamische Rekristallisation: Entstehung neuer Korngrenzen durch Subkornrotation [Verkippung] und gleichzeitiger Rekristallisierung, Bildung echter Korngrenzen, Gitterverkippung nimmt Winkel größer 15° ein, Klettern oder Quergleiten nötig, Aufnahmevon Leerstellen bzw. Diffusion, bei Phasenübergängen behalten manche Gitterstellen ihre alte Kristallographie - wenn die Diffusion nicht überall hingelangt, Grund, weshalb metastabile Phasen ihr "Gedächnis" behalten [Kyanit/Andalusit], Korngrenzen sind viel schärfer als bei Subkornbildung, jedes Korn mt einer richtigen Korngrenze kann nicht mehr einem anderern, früheren Verbund zugeordnert werden, im Hellfeld sichtbar, geht einher mit einer Kornverkleinerung, bei verschiedenen Korngrößen eines gleichen Minerals kann auf mehrere Generationen von Deformation geschlossen werden, die letzte Phase der prograden Deformation wäre dynamische Rekristallisation, danach kann es wieder von vorne losgehen, das statistische mehrheitliche Gefüge, ist das was das Letzte abbildet, Endstufe wäre ein komplett rekristallisiertes Gefüge, Erreichung einer steady-state-Korngröße, PTt-Zuordnung möglich, durch eine endgültige Verkippung eines Korns gegenüber einem anderen kommt es zu einer Ausbildung von 2 neuen Körnern, eines davon ist noch in situ, da andere um mehr als 15° verkippt, was dazu führt, dass das nun verkippte Korn der angelegten Spannung gegenüber günstiger orientiert ist und die neu angelegte Spannung auf beide nun unterschiedlich wirkt, Polygonisierung: Erhohlungsgefüge von anisotropen Mineralen [beispielsweise bei Glimmern], bei dem die neuen Körner scharfe, gerade Korngrenzen und unterschiedliche Auslöschungsstellungen aufweisen, auf den 001-Flächen [große Schichtsilikatflächen] finden Bewegungen statt, Korngrenzen, an den Tetraederschichten finden Verwachsungen statt, schön verheilte Korngrenzen, an den Oktaederflächen gäbe es zerlappte Korngrenzen, schlecht verheilte Korngrenzen, erstes neues Gleichgewichtsgefüge, getempertes Erholungsgefüge, worauf wieder neues undulöses Auslöschen überprägt werden kann, 2. Generation, Wachstumsgefüge: bei weiterer Erwärmung und abnehmender Spannung können die Körner abhängig von der Grundorientierung der bisherigen Körner weiter nach einem polygonalen Muster wachsen, 2 generelle Mechanismen, progressive Subkornrotation, rekristallisierte Körner, grain-boundary-migration, Korngrenzen werden gegeneinander verschoben, Vorzugsorientierung der Quartzkörner, Ergebnis der intrakristallinen Deformation

Raumgitter

amorph

Atombindungen sind zwar gerichtet, aber unregelmäßige Anordnung der Atome

Qtz-Kristalle haben einen Schmelzpunkt von 1800°C, Quarzsande einen unbestimmten, keine exakten Schmelzpunkte

keine Fernordnung über 1000 Atomabständen

Beispiel: Gläser, Kunststoffe, Keramik

besteht quasi nur aus Gitterdefekten

können nicht isotrop sein

hohe Keimbildungsrate, daraus wachsen lokal [nichtpenetrativ] Kristalle in der Glasmatrik, Glimmer, Plagioklase, Quartze

amorph: ist ein Feststoff amorph, ist das Mineralgitter nicht geregelt sondern willkürlich

kristallin

Atomanordnungen, regelmäßige Atomanordnung - Fernordnung über 1000 Atomabständen, sind homogen, Metallbindungen oder Ionenbindungen sind ungerichtet, sind anisotrop, Richtungsabhängigkeit des Elastizitäts-[E]-Moduls, unterschiedlich entlang, Elementarzellenkante, Elementarzellenraumdiagonale, Elementarzellenflächendiagonale

Elementarzelle, exakter Schmelzpunkt durch sich wiederholende Zellen, Bravais-Elementarzellen können eingezeichnet werden, welche sich immer wieder wiederholen, entsprechende der Gitterkonstante, den Gitterabständen, dem Gitteraufbau, Elementarzellen müssen das kleinste, mögliche Volumen besitzen, Ziel: möglichst einfache, mathematischen & physikalische Beschreibung, möglichst kurze, aber gleichlange Translationsvektoren, je kürzer die Translationsvektoren, desto geringer die benötigte Energie, um solch eine Operation auszuführen, stehen alle Translationsvektoren senkrecht zueinander, wäre dies das perfekte Bravais-Gitter mit der leicht möglichsten Verformungsfähigkeit, Achsenwinkel möglichst 90°, 14 Bravais-Gitter [Elementarzellen], die für die 7 möglichen Kirstallsysteme stehen, W: Kristallsystem, Symmetrietypen, 3 kubische, innenzentrierte Gitter sind die günstigsten um verformt zu werden, da 5 Atome in einer [obliquen] Ebene liegen, innenbesetzte, dichtbesetzte, niedrigindizierte Elementarzellen sind also sehr wichtig für Deformation, 2 tetragonale, 4 orthorohombische, 1 hexagonales, 1 trigonales, 2 monokline, 1 triklines, durch Röntgendiffraktometrie können die Gitterabstände gemessen werden [D-Werte], wichtig für das Verhalten der Atome ist nicht so sehr ihre Stellung im Periodensystem als ihre Bindungen, Ionenbindungen, brauchen aus Gründen des Ladungsausgleichs immer den paarweisen Austausch von Kation & Anion, metallische Bindungen

Gitterdefekte, Allgemein, Kristall: dreidimensional periodische Wiederholung der Elementarzelle, die regelmäßige 3D-Raum-Struktur des Kristallgitters ergibt die charakteristischen Eigenschaften des Mineralkorns, ideale Kristalle wären defektfrei, wären alle Kristalle perfekt, gäbe es keine Verformung und keine Erdbeben, es gibt also keine defektfreien Kristallgitter, je höher die Temperatur, desto mehr Gitterdefekte, daher auch mehr Deformation, Gitterdefekte erleichtern möglicherweise den Einbau weiterer Gitterdefekte, jeder Gitterdefekt verringert die Gitterkohäsion, die freie Energie wird höher, bei hohen Spannungen wird auch immer Wärmeenergie freigesetzt, welche die Mechanismen dann wieder modifizieren, je höher die Temperatur, desto mehr Gitterdefekte können eingebaut werden, es bleibt aber stets derselbe Kristall, bei 0°K können keine Gitterfehler eingebaut werden, reine Kataklase, bei niedrigen Temperaturen & zu wenigen Gitterdefekten und zu hohen Spannungen kommt es zunächst zu einer duktilen Deformation, welche die Minerale in die Verwerfungszone einlaufen lassen, dann kommt es aber zum Bruch & zur Kataklase, bei noch höheren Temperaturen Ausbildung einer Mylonitzone, je defektreicher ein Gitter, umso höher ist die gespeicherte, potentielle Energie, der Versatz ist dann der Versuch der Natur, den niedrigst möchlichen energetischen Zustand wieder einzunehmen, Einteilung von Gitterdefekten, 0-dimensionale Gitterdefekte [Punktdefekte], Allgemein, sichtbar durch unterschiedliche Auslöschung, intrakristallin, Punktdefekte: Fehler im einzel-atomaren Bereich des Kristallgitters, Fremdatome, die Radii müssen ziemlich übereinstimmen, Dotierung: Besetzung eines Gitterplatzes mit einem Fremdatom - ergibt ein Mischkristall [statistisch verteilt], wenn die Besetzungsdichte der dotierenden Mischkristalle nicht ausreicht, führt das zu einer Farbveränderung [regellos verteilt], Leerstellen [vacancies]: elastische Gitterdeformationen, also temporär, nicht bleibend, Leerstellen führen zu Platzwechsel [Festkörper-Diffusion] von Atomen, Diffusion: Formänderung im festen Zustand, führt zu undulöser Auslöschung durch Ablenkung der C-Achse, je mehr Leerstellen, also Gitterfehler, desto leiter kann dadurch auch diffundiert werden und eine Migration stattfinden, in ein perfektes Gitter kann auch nicht diffundiert werden, dirty migration: zwei relativ fehlerbehaftete Gitter tauschen von beiden seiten ihre Gitterfehler aus, elastische Gitterdeformationen, also temporär, nicht bleibend, Radioaktivität erhöht die Temperatur und führt zu mehr Leerstellen im Kristallgitter, Leerstellen ermöglichen den Ladungsaustausch von Kationen und Anionen, die Ladung [Elektroneutralität] muß aber stets bewahrt werden - würde sich die Ladung ändern, wäre es ein anderes Mineral, es darf auch nicht amorph werden, werden zu viele Atome substituiert, führt dies zur Mischkristallbildung, Schokky-Effekt: paarweiser Anionen-Kationen-Austausch um den Ladungsausgleich zu gewährleisten, paarweiser Anionen-Kationen-Austausch um den Ladungsausgleich zu gewährleisten, elastisch bzw. reversibel, Frenkel-Effekt: ein Ion verläßt seinen Platz, wird zu einem Zwischengitteratom und erzeugt eine Leerstelle, elastisch bzw. reversibel, Zwischengitteratome, können dieselben oder fremde sein, 1-dimensionale Gitterdefekte [Liniendefekte], Allgemein, wird an einer dichtesten Kugelpackung Scherspannung angelegt, gleiten 2 Gitterebenen bei kurzen Translationswegen aneinader vorbei, die Gitterebenen rotieren, das Mineral bekommt eine andere Form, die Gitterstruktur bleibt aber dieselbe, Liniendefekte ermöglichen einen Versatz, stellen also eine anfängliche plastische Verformung dar - 1. Schritt zur Gebirgsbildung [die Summen dieser Veränderung ergibt die Deformation], Analogie: Raupe, nicht alle Verbindungen können gleichzeitig gelöst werden, da die differenziellen Spannung nicht ausreichen [ausser durch Erdbeben], je dichter eine Gleitebene besetzt ist, desto leichter läßt sich auf ihr eine Deformation ausführen, je mehr dichte Kugelpackungen existieren, desto leichter kann entlang ihnen Deformation stattfinden, Erze haben viele dichte Kugelpackungen in unterschiedliche Richtungen entlang welcher eine Deformation stattfinden kann, Versetzungslinie: Grenze zwischen deformiertem und undeformiertem Bereich, lückenloser Übergang zwischen Stufen- und Schraubenversetzung führt zu einer gekrümmten Versetzungslinie - Mischformen werden anhand des Winkels zwischen dem Tangentenvektor und Verschiebungsvektor gemessen, nur die Endglieder sind reine Schrauben- oder Stufenversetzungen, die Versetzungslinie enden also nicht blind, sondern entweder Schrauben- bzw. Stufenversetzungen münden ineinander, oder aber eine Verunreinigung oder Kante beendet sie, Versetzungskern: 2-dimensionaler Ausbiß der Versetzungslinie, sowohl Stufen- als auch Schraubenversetzungen führen beide zu einem linearen Versatz entlang einer Versetzungslinie, Schubmodul = Scherspannung / Scherverformung, Schubmodul: Energie, die zugeführt werden muß, um einen Versatz zu ermöglichen, Burgessvektor b: gibt die Richtung und Betrag des Versatzes an bzw. ist ein ein Maß für den Versatz des Gitters, verursacht durch Versetzung, entgegengesetze Burgessvektoren können sich auslöschen, gleichlaufende sich addieren, Burgess-Umlauf: Weg der einzelnen Atome in einer Kreisbewegung um eine Versetzung [Ankunft jedoch nicht an derselben Stelle - daher Deformation, jedoch nicht an dieselbe Stelle - daher Deformation, Deformationsverlauf, 1. zunächst kommt es zu einer elastischen Gitterverformung [reversibel], 2. danach kommt es zu einer plastischen Gitterverformung [irreversibel], ist die erste Gitterverbindung geknackt, ist die Deformation plastisch, 3. ist die Deformation abgeschlossen [die Gitterebene also versetzt], kann nicht mehr ergründet werden, ob eine Schrauben- oder Stufenversetzung stattgefunden hat, Endglieder, Stufenversetzung [Analogie: Draht in der Butter], sind stufenlos miteinander mischbar, Burgess-Vektor und Versetzungsrichtung liegen senkrecht zueinander, gibt Richtung und Größe [Anzahl der übersprungenen Gitterebenen] des Versatzes an, Erzeugung einer Gleitebene, niedrigindizierte, dichtbesetzte Gitterebene, die als Gleitebene aktiviert werden kann, Flächenbeschreibung mit (hkl), Gleitebene, Prismenfläche, Richtung mit [uvw], Gleitrichtung, Kristallachse, Gleitsysteme {100 001 010}, Kombination aus Gleitebene und Gleitrichtung, jedes System in jede Richtung benötigt eine Aktivierungsenergie, ober- und unterhalb der Gleitebene liegen die Gitterebenen nicht mehr übereinander, 2D-Deformation, Schraubenversetzung [Analogie: Riss in Papier], Analogie: die Schrabenversetzung würde versuchen, ein Blatt Papier zu verreißen und verbiegen, Burgess-Vektor und Versetzungsrichtung liegen parallel zueinander, 3D-Deformation, 2-dimensionale Gitterdefekte [Flächenfehler], aufgeteilt in, Kleinwinkelkorngrenzen, Stapelfehler, Allgemein, ermöglicht Keimbildung und Stofftransport, entsteht aus dem Zusammenwirken aus 0- und 1-dimensionalen Gitterfehlern, entlang Korngrenzen, also interkristallin, Effekte aus Gitterdefekten, Änderung der elektrischen & thermischen Leitfähigkeit, Änderung der Verformbarkeit, Änderung der Festigkeit, Änderung der Wärmeausdehnung, Steuerung der Diffusion, Größenbereiche von Gitterdefekten, makroskopische Fehler, Risse, Einschlüsse, Minerale, Andalusite in Glimmerschliffen, oft auch unterschiedliche Generationen, Fluide, Gase, Volumenfehler, tragen nicht zur Verformbarkeit bei, höchstens zur Reaktionsgeschwindigkeit bei der Neubildung von metamorphen Mineralen, mikroskopischen Fehler, Versetzungen, Tempering führt dazu, dass sich Versetzungen anreichern, Gittebenen rotieren oder sich neue Korngrenzen druch Verbindung von Liniendefekten ausbilden, würde die Deformation aufhören, würden sich spannungs freie Gitter ausregeln, solange mehr Versetzungen zugeführt als abgebaut werden, nennt man das Kaltverformung, bei Erholungsgefügen bei höheren Temperaturen wandern die Defekte aus und das Gefüge equilibriert sich wieder, zeitabhängig!, Versetzungsdichte: Längenmessung der 1-dimensionalen Liniendefekte pro Raster, 100000 km Liniendefekte pro Quadratzentimeter normal deformiertem Kristall, Mosaikstrukturen, ultramikroskopische Fehler: Realstrukturen am REM