Bildung und Verteilung partieller Schmelzen in mafischen und granitischen Gesteinen: Elektrische Impedanzspektroskopie und energiedispersive Röntgenbeugung unter in-situ Bedingungen bis 7 GPa Druck und 1500°C
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projekts war es, die Bildung partieller Schmelzen und ihre Verteilung an Labradorit, Basalt, Tuff und Granit unter in-situ Druck- und Temperaturbedingungen mittels elektrischer Verfahren (Impedanzspektroskopie, IS), energiedispersiver Röntgenbeugung (EDX), optischer Methoden (Durchlicht- Auflichtmikroskopie) Mikrosondenuntersuchungen, sowie Differential- Thermo-Analyse und Thermo-Gravimetrie (TG) zu untersuchen. Die Bildung von Schmelze und ihr Vernetzungsgrad wurden aus der gemeinsamen Interpretation von IS- und EDX-Daten abgeleitet. Die Temperaturabhängigkeit dieser Parameter wurde von Subsolidus- bis Liquidus-Bedingungen gemessen und anschließend mit gängigen Modellen der Schmelzverteilung wie dem Hashin- Shtrikman 'upper and lower bound', sowie dem 'Cube' und 'Tube' Modell verglichen. Bei niedrigen Schmelzanteilen folgt der Labradorit HS+, der Basalt HS-, also keinem der theoretischen Modelle, wenn man von niedrigen (<0,1) und hohen (>0,8) Schmelzanteilen absieht. Dieses Ergebnis korreliert nicht gut mit bisher veröffentlichten Ergebnissen, ist aber in Einklang mit den Ergebnissen optischer Untersuchungen. Hierbei konnte Schmelzbildung in den 2-dimensionalen Schnitten überwiegend in Form isoliert vorliegenden Tröpfchen (bei Schmelzanteilen < 15%) und längs von Rissen beobachtet werden, also in Leitungsbahnen längs von Klüften. Mit zunehmendem Schmelzanteil vernetzen sich isolierteTröpfchen und tragen dann signifikant zur Volumenleitfähigkeit bei. Die erste Bildung nichtvernetzter Schmelztöpfchen wurde direkt aus den geänderten Polarisationseigenschaften (dielektrische Eigenschaften der Probe) abgeleitet. Das unterschiedliche Verhalten von Labradorit und Basalt hat folgende Ursache: Im Basalt bilden sich zunächst isolierte Schmelztröpfchen, die bei höheren Schmelzanteilen vemetzen, bei Labradorit erfolgt die Vernetzung bereits bei niedrigen Anteilen entlang von Mikrorissen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2005) In-situ analysis of partially molten rocks by means of X-Ray spectroscopy and electrical conductivity. EMTF Tagung 3.-7.10.05, Wohldenberg
Nover, G., Schönbohm, D., Zisser, N.
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(2006) In-situ HPHT-studies of partial melting of basalt by means of complex electrical conductivity and energy dispersive X-Ray diffraction data. EUG06 Wien Abstract booklet
Nover G., Schönbohm D., Meurer H.J.
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(2006) In-situ HPHT-studies of partial melting of basalt by means of complex electrical conductivity and energy dispersive X-Ray diffraction data. Geophys. Res. Abstr., VoL 8, 01944
Nover, G. Schönbohm, D., Meurer, H.J.
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(2009) Comparison of methods for the detection of sintering and melting processes in lignite ashes. 52. Int. Feuerfest-Kolloquium, Aachen, Tagungsband p. 42-45
Sinunat, R., Jahn, D., Neuroth, M., Nover, G.
