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Materialien/Werkstoffe Poster: Do., 13:00–15:30 D-P399
Mikrostruktur und Textur bei Scherverformungsversuchen an Hämatiterzen
Heinrich Siemes 1 , Birgit Klingenberg 1 , Erik Rybacki 2 , Michael Naumann 2 ,
Jens Walter 3 , Ekkehard Jansen 3 , Karsten Kunze 4
1 Institut für Mineralogie und Lagerstättenlehre, RWTH Aachen, D-52056 Aachen –
2 Geoforschungszentrum Potsdam, Deformation und Rheologie, D-14473 Potsdam –
3 Mineralogisches Institut, Universität Bonn, Forschungszentrum Jülich, D-52425 Jülich
– 4 Geologisches Institut, ETH Zürich, CH-8092 Zürich
Die Beziehungen zwischen der Mikrostruktur und der kristallografischen Vorzugsorientierung
(Textur) von gebänderten Hämatiterzen in Brasilien wurden in vielen Veröffentlichungen
behandelt, z.B. [1,2]. Die elliptischen c-Achsen-Maxima liegen um den
Pol der Foliation. Die Pole der Prismenflächen liegen auf Großkreisen und die Maxima
auf diesen fallen mit der Lineation zusammen. Auf Grund von Stauchversuchen
[3] und der bekannten Gleitsysteme [4] kann aber nur Scherverformung mit basalem
Gleiten diese Textur hervorbringen. Bis jetzt wurden 6 Hämatitproben (Durchmesser
14 mm, Länge 10 mm) mit einer 0,5 mm dicken Ag–Pd–Schutzhülle versehen, um die
Bildung von Magnetit zu minimieren, und in ein Jacket aus Eisen oder aus Kupfer
eingebracht, das die Probe vom Druckmedium Argongas trennt. Bei Temperaturen
von 1000 ◦ C bis 800 ◦ C wurde in einer Torsionsapparatur [5] bei 400 MPa allseitigem
Druck mit Torsionsraten von 6, 5 × 10 −5 /s und 2, 5 × 10 −5 /s in 30– und 70–Stunden
Versuchen eine Scherverformung γmax = 4, 4 erreicht. Der Hämatit ist bei allen Temperaturen
zu einem gleichförmigen polygonalen Korngefüge rekristallisiert, das sich
auch bei natürlich verformten Erzen findet. Die Korngrößen, die mit steigender Temperatur
zunehmen, weisen dabei keine Unterschiede über die Probenquerschnitte auf,
obwohl die finite Scherverformung von Null im Zentrum der Probe bis zum maximalen
Wert an der Peripherie variiert. Neutronentexturmessungen [6] im Probenbereich mit
der stärksten Verformung und EBSD-Messungen [7] ergaben für die Polfigur des 0003-
Reflexes ein zentrales, elliptisches Maximum nahe dem Pol der Scherebene. Die Höhe
des 0003-Maximums nimmt dabei von 8,1 bis 11,2 mit steigender Temperatur zu. Der
Texturindex bei der 1000 ◦ C-Probe steigt im Probenquerschnitt von 1,1 im Zentrum
auf 3,8 an der Peripherie. Auf dem peripheren Gürtel der 11¯20-Polfigur befindet sich
ein Maximum, das die Orientierung der Scherrichtung angibt. Die 10¯14-Polfigur, die
zwei bananenförmige Maxima [8] unterschiedlicher Dichte und Ausdehnung aufweist,
läßt auf den Schersinn schließen. Diese Polfiguren stimmen weitgehend mit Polfiguren
natürlich verformter Hämatiterze überein.
[1] Rosière, C.A. et al. (2001) J. Struct. Geol. 23, 1429-1440. [2] Bascou, J., et al. (2002)
Earth Planetary Sci. Let. 198, 77-92. [3] Siemes, H. et al. (2003) J. Struct. Geol. 25,
1471-1391. [4] Siemes, H. et al. (2006) Ore Geology Reviews, accepted. [5] Paterson,
M.S., Olgaard, D.L.(2000) J. Struct. Geol. 22, 1341-1358. [6] Jansen, E. et al. (2000)
J. Struct. Geol. 22, 1559-1564. [7] Kunze, K. et al. (1993) Textures Microstructures
20, 41-54. [8] Quade, H. (1988) Textures Microstructures, 8-9, 719-736