Experimente zu Versetzungserholung von wasserhältigem Olivin abhängig von Wassergehalt und kristallographischer Orientierung

• Antragsteller: Professor Dr. Tomoo Katsura
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 229061489

Deformationsexperimente haben gezeigt, dass der Wassergehalt von Olivin die Versetzungsmobilität dramatisch erhöht, und dass Abhängigkeit der Versetzungsmobilität vom Wassergehalt für die Gleitsysteme [100](010) (Typ-A) zu [100](001) (Typ-E) und zu [001](100) (Typ-C) in dieser Reihenfolge ansteigt. Die gesamte Versetzungsmobilität von wasserhaltigem Olivin sollte proportional mit dem Wassergehalt zur 1,2-ten Potenz zunehmen. Um diese Ergebnisse zu prüfen, hat der Antragsteller in dem Vorgängerprojekt die Experimente zu Versetzungserholung durchgeführt, und hat die folgenden Ergebnisse erhalten.(1) Trotz den mindestens vier verschiedenen berichteten Gefüge-Typen (Typ-A und -B und -C sowie -E) gibt es praktisch nur zwei verschiedenartige Versetzungen. Während für Typ-A und -E die Stufenversetzungen mit dem Burgersvektor von [100] (a-Versetzungen genannt) dominierend sind, sind das für Typ-B und -C Schraubenversetzungen mit dem Burgersvektor [001] (c-Versetzungen genannt). (2) Die Aktivierungsenergie und das Aktivierungsvolumen der Erholungsrate-Konstante von a- und a-Versetzungen sind identisch, und sind auch mit denen der Si-Diffusion vergleichbar. Diese Daten deuten darauf hin, dass die Bewegung beider Versetzungstypen diffusionsgesteuert ist.(3) Die Wassergehaltsexponentender Erholungsrate-Konstante von a- und c-Versetzungen sind 0.2 ± 0.4 und -0.5 ± 0.2, so dass ihre Abhängigkeit vom Wassergehaltinnerhalb der Fehlergrenzen bei null bzw. im leicht negativen Bereich liegen.Obwohl diese durchschlagenden Ergebnisse erhalten wurden, gibt es in KA3434/3-1 noch folgende Mängel.(1) Die Unsicherheiten der Erholungsrate-Konstanten von a-Versetzungen auf dem (010)[100] System (Typ-A) sind sehr groß.(2) Mehr Datenpunkte sind nötig, um mit die Erholungsrate-Konstanten von c-Versetzungen genauer zu bestimmen.(3) Es ist unklar, ob für den Typ-E verantwortlichen Versetzungen wirklich unter allen Bedingungen abwesend sind.(4) Es ist auch unklar, ob die für Typ-B und -C verantwortlichen c-Versetzungen tatsächlich gleich sind.Aus diesen Gründen, werden in diesem Projekt die folgenden Experimente durchgeführt werden.(1) Die Wassergehaltsabhängigkeiten der Erholungsrate-Konstanten von a-Versetzungen werden mithilfe von verbesserten Methoden vollständig neu bestimmt werden.(2) Mehr Datenpunkte werden für die Wassergehaltsabhängigkeiten der Annihilationrate-Konstanten von c-Versetzungen erhalten werden.(3) Olivin-Einkristalle werden bei verschiedenen Druck-, Temperatur-, Dehnungsgeschwindigkeit- sowie Wassergehaltbedingungen in der [100]-Richtung auf der (001)-Fläche geschert werden. Ihre Versetzungstexturen werden mit TEM untersucht.(4) Die Druck- und Temperaturabhängigkeiten von c-Versetzungen auf dem [001](100)-Gleitsystem und die Wassergehaltabhängigkeit von c-Versetzungen auf dem [001](010)-Gleitsystem werden mittelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen