03 Fakultät Chemie
Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/4
Browse
4 results
Search Results
Item Open Access Metamorphite der Silvrettadecke/Ostalpen : thermobarometrische und geochemische Untersuchungen zur präalpidischen Entwicklung(2000) Schweinehage, Ralf; Massonne, Hans-Joachim (Prof. Dr.)Das präalpidische Kristallin der Silvrettadecke wurde geochemisch und mineralchemisch untersucht. Die geotektonische Diskriminationsanalyse der Gesamtgesteinschemie der Eklogite und Amphibolite ergab überwiegend MOR-Basalte, untergeordnet IATs und CABs. Die Granitoide belegen mit ihrer S-Typ-Signatur die Abstammung aus sedimentären Protolithen. Nach der Spurenelementsignatur können zwei Gruppen unterschieden werden, die einem magmatischen Bogen bzw. einem Kollisionsorogen zuzuordnen sind. Mittels detaillierter Elektronenstrahl-Mikrosonden-Untersuchungen konnte die P-T-Geschichte der Gesteine aufgeklärt werden. Die Berechnung der P-T-Daten erfolgte überwiegend mit den Programmen PTAX und TWQ. Der P-T-Pfad eines Eklogites nahe Ischgl ist durch eine schnelle Subduktion gekennzeichnet. Das PMax von ca. 27 kbar wurde bereits bei 490°C erreicht. Die nachfolgende isobare Aufheizung auf 620-670°C erfolgte unter Fluidzufuhr. Eklogite der südlichen Silvrettadecke ergaben bei übereinstimmenden P 100-150°C niedrigere T. Postkinematische Phengite zeichnen mit 20-23 kbar / 490-550°C den frühen retrograden Pfad auf, es folgen Symplektitbildung und Grt-Amphibolite bei 10-13 bar / 650-700°C bis Ep-Amphibolite mit 4-5 kbar / 550°C. Die Metasedimente erreichen PMax um 15 kbar bei 450-500°C auf dem prograden Ast des P-T-Pfades. Dem TMax von 600-700°C bei 8-10 kbar folgt eine späte LP-Phase bei 4-5 kbar / 550°C. Den Eklogiten vergleichbare P-T-Bedingungen konnten nur an einzelnen, direkt mit diesen assoziierten Metasedimenten, festgestellt werden. Orthogneise ergeben ähnliche Drücke (16-20 kbar bei 550°C). Weitere Reequilibrationsstadien wurden mit 10-11 kbar / 530°C und 4-5 kbar / 500°C berechnet. Die Abweichung von 10 kbar in den berechneten Maximaldrücken zwischen Eklogiten und Metasedimenten/Orthogneisen deutet auf eine tektonische Inkorporation der Metabasite in die weniger tief versenkte kontinentale Kruste im Verlauf der frühen Exhumierungsgeschichte.Item Open Access Two-dimensional X-ray powder diffraction(2007) Hinrichsen, Bernd; Dinnebier, Robert E. (Prof. Dr.)The combination two-dimensional detectors, powder diffraction and synchrotron light sources has been staggeringly successful, opening doors to many new experiments. The great advantages of such data collection lie in the short exposure times as well as in the huge redundancy. A large angular region of the Bragg cone is recorded in a single exposure; indeed most detectors are set up perpendicular and centrally to the primary beam, intercepting the Bragg cone over the entire azimuthal range. The standard practice is to integrate the image along the ellipses described by the intersection of the cone with the planar detector to a conventional powder pattern. This commonly reduces the amount of information by the square root of the number of pixels. Does this represent the gamut of information contained in a powder diffraction image? A glance at an image from a calibration standard might lend itself to such a conclusion. Less perfect samples, as well as sample environments leave distinctive artefacts on images. How can they be extracted, filtered or interpreted? Methods offering answers to these questions are introduced. The origins of powder diffraction were based on diffraction images, however with the onset of equatorial electronic point detectors all high quality powder diffraction experiments switched to this method. It has remained the experimental doctrine to this day. Only recently have powder diffraction scientists rediscovered the allure of diffraction images. Indeed high pressure powder diffraction experiments are unthinkable without two-dimensional detectors. What seems like such a positive development does, on closer inspection have its problems. Two dimensional correction factors effectively do not exist for powder diffraction experiments. All commonly used Lorentz and polarization (LP) corrections are meaningless outside the thin equatorial strip for which they were determined. Furthermore various other detector and geometry dependent factors have to be considered should a high quality powder diffraction pattern be extracted from the image. The first chapter of this thesis takes on this challenge and presents all applicable two-dimensional correction factors, as well as the basis for their application: the experimental set-up. Determining the geometry to the highest possible precision is paramount to the quality of the experiment. How can one achieve this goal, without losing oneself in diverging refinements and renitent analysis software? Pattern recognition methods and whole image refinement have been used to solve the two main problems of calibration and are presented in the second chapter. The first global search gives sensible starting values for what is probably the most extreme refinement single pattern powder diffraction has to offer: whole image refinement. Here the entire two-dimensional image is rebuilt, based on the initial values, and subtracted from the experimental image. This residual is then minimized using a Levenberg-Marquardt non-linear least squares refinement algorithm. This method leads to calibrations that are at least one order of magnitude more precise than traditional calibration routines. This is of fundamental importance for the effective use of future high resolution area detectors. A perfect calibration does not suffice to ensure a successful data reduction. Especially in situ experiments - the forte of two-dimensional detectors cause intensity aberrations that need to be removed before the image can successfully be integrated to a conventional powder diffractogram. The source of deviations can be sorted into two camps: those originating from the sample environment and those emanating from the sample itself. Of course the former is both more easily recognized visually and also removed more simply by the fractile filters presented in the third chapter. When intensity deviations originate from the sample the matter becomes far more complex. A new distribution function, the normal Pareto function, has been shown to describe the intensity distribution that results from small sample amounts without substantial sample rotation, as is the case in high pressure powder diffraction. The great benefit of this function is that it opens the possibility of extracting a fractional filtering setting which ultimately leads to normally distributed intensities. Structural analysis from diffraction data is always connected to a plethora of reliability values, describing the raw data as well as the refinement quality. Powder diffraction images completely lack any numerical estimation of their quality. Functions giving universally comparable, detector independent reliability values for images can be found in chapter four.Item Open Access Petrological and geochemical contribution to the origin of jadeitite and associated rocks of the Tawmaw Area, Kachin State, Myanmar(2009) Nyunt, Thet Tin; Massonne, Hans-Joachim (Prof. Dr.)Jade is the trade term for the jewellers but mineralogically two types of jade exist: jadeite (pyroxene end-member NaAlSi2O6); and Ca-amphibole (end-member Ca2Mg5Si8O10 (OH)2), nephrite. Jadeite jade (petrological term: jadeitite) is rarer and also more valuable than nephrite jade. Jadeitite is found only in a few countries including Myanmar, Japan and Guatemala where corresponding deposits are associated with major strike slip faults and high-pressure tectonic zones and always associated with serpentinites and high-pressure rocks. The recent geotectonic evolution of Myanmar is related to the India-Asia collision. In the central part of Myanmar the N-S trending Central Burma Basin is located which is filled with Eocene to Plio-Quaternary sediments. The sedimentary association is related to a fore-arc basin which resulted from northeastward-directed subduction of the Bengal oceanic crust beneath Myanmar. The study area, the Tawmaw area, is located in the northern part of the Central Burma Basin at the western part of the Sagaing strike-slip fault zone around 15 km northwest of the city of Pharkant. This area is part of the so-called “jade mines area” or “jade belt” which extends over ca. 2600 km2. Glaucophane schist is the most common rock which is exposed together with epidote schist in the eastern part of the Tawmaw area where serpentinized peridotite-dunite and jadeite-bearing rocks also occur. Garnet-mica schists also occur in tectonic contact with the serpentinized peridotite-dunite in the western part of the Tawmaw area. A larger elongated ultramafic body of late Cretaceous to early Eocene (dismembered) ophiolite unit occur in the central part. Jadeitite is found as vein-like or lens-shape bodies in the serpentinized peridotite-dunite body. In this jadeitite-bearing unit it is possible to distinguish between two main zones. The Outer Zone, occurring at the border of ultramafic rocks, is made up of thin layers chlorite, actinolite schists and amphibole felses (so-called wall rocks), which can, however, also lack. Jadeite and kosmochlor are also included in the amphibole felses together with chromite. The Central Zone is composed of the vein-like or massive lenses of jadeitite but can also contain albitite. The petrological study revealed that the supply of chromium in jadeite is from chromite of the former (and still adjacent) peridotite. This can be clearly seen in maw-sit-sit and amphibole felses where kosmochlor formed from destabilized chromite keeping the size of the original chromite grain. Thus, chromium is immobile in contrast to strongly mobile Na. Moreover, it means that sperpentinite and not the country rocks surrounding serpentinite was replaced by the wall-rocks. In the (nearly) pure jadeitite, vesuvianite, identified by RAMAN-spectroscopy, was found for the first time in one sample only. Vesuvianite normally occurs in low-pressure environments such as contact aureoles, rodingite/metarodingite, and skarns. This study shows that this phase can also appear in a high-pressure environment. The mineral assemblage of vesuvianite + end-member jadeite does not show any indication for non-equilibrium. The composition of this vesuvianite is characterized by up to 1.5 wt.% Na2O that is higher than for vesuvianite described from elsewhere. A major mechanism to incorporate Na into vesuvianite is the charge-balanced substitution Ca + Al = Na + Ti. A detailed petrological investigation of mica schists and blueschists in the immediate vicinity of the serpentinite was undertaken to understand the formation of jadeitite and jadeite-albite rocks in the Tawmaw area. P-T conditions of garnet- and glaucophane-bearing mica schists were calculated using the computer program PTGIBBS (Brandelik and Massonne, 2004) for the thermodynamic calculation of mineral equilibria. In addition, P-T pseudosections, considering the corresponding chemical bulk rock compositions, were calculated with the computer program package PERPLE_X (Connolly, 2005). The obtained results indicate that the P-T condition of metamorphic stage I (e.g. related to the core of garnet in mica schists) were 470-540° C and 16-19 kbar. During stage III (rim composition of garnet, phengite rim) conditions of 5.5-8.5 kbar and 570-630°C were reached. The P-T condition of stage II are intermediate between those of stages I and III. The P-T conditions estimated for glaucophane schists are similar to those of the garnet mica schist. For the core of the garnet, 470-490°C, 18-20 kbar are derived, and the P-T condition of rim compositions of garnet from the glaucophane schist result in 560-620°C, 7-12 kbar. The here derived P-T evolution of the glaucophane schist and garnet mica schist is different to previous interpretions of other authors (Shi et al. 2003, 2001, Goffé et al. 2000). Monazite in garnet mica schists were analysed with the electron microprobe also for their U, Th, and Pb contents. 43 analyses yielded an age range between <15 and 120 Ma.Item Open Access Thermobarometrische und geochemische Untersuchungen der Gesteine der Küstenkordillere Chiloés, Südchile(2003) Hufmann, Lydia; Massonne, Hans-Joachim (Prof. Dr.)Die Geologie Chiles wird durch aktiven Kontinentalrand entlang des süd-amerikanischen Kontinents geprägt. Zur Rekonstruktion der prä-andinen Geschichte ist das metamorphe Grundgebirge der chilenischen Küstenkordillere ein wichtiger Schlüssel, da diese Einheiten wenig durch andine Ereignisse beeinflusst wurde. Das metamorphe Grundgebirge der Insel Chiloé wird im wesentlichen von metamorphisierten turbiditischen Sequenzen aufgebaut untergeordnet treten synsedimentär abgelagerte pyroklastische mafische Zwischenlagen sowie tektonisch eingeschuppte mafische Schiefer auf. Bei den geothermobarometrisch bearbeiteten Proben handelt es sich um Phyllite, Quarzphyllite und granatführende Quarzite. Trotz der Einschränkungen aufgrund der Mineralparagenese ist es mit der Chlorit-Phengit- und Chlorit-Phengit-Granat-Multigleichgewichtsberechnung (Vidal & Parra 2000) gelungen eine HP-LT Metamorphose der Metasedimente nachzuweisen. Bei den Metase-dimenten handelt es sich um einen Subduktionszonenkomplex mit einem ermittelten geothermischen Gradienten von ca. 13_°C/km, was auf eine langsame oder flache Subduktion hinweist. Ferner konnte ein Schuppenbau mit unterschiedlichen Versenkungstiefen von 23 km und 33 km festgestellt werden. Mit den jetzt vorliegenden Daten kann belegt werden, dass alle untersuchten Metapelite der Insel Chiloés eine HP-LT-Metamorphose erfuhren. Um die bereits subduzierte ozeanische Platte näher charakterisieren zu können wurden von Metavulkaniten eine geochemische Gesamtgesteinsanalyse erstellt. Die geochemische Signatur zweier Proben aus dm-mächtigen Grünschieferzwischenlagen und als pyroklastische Ablagerungen interpretiert werden sind charakteristisch für Inselbögen oder aktive Kontinentalränder. Die restlichen Proben zeigen typische Charakteristika, die für die Bildung im Bereich eines vulkanischen Bogens als auch die für eine Bildung im Bereich eines Mittelozeanischen Rückens sprechen. Nachdem back-arc-Becken Basalte Merkmale von vulkanischen Bogenbasalten und MORB vereinen (Saunders & Tarney 1991) läge es nahe die Proben einem solchen geotektonischen Bildungsmilieu zuzuordnen. Nimmt man die Bildung der Proben mit MORB-Merkmalen und vulkanischen Bogen-Merkmalen an einem Mittelozeanischen Rücken an, kann folgendes Modell entworfen werden: An einem mittelozeanischen Rücken wurden Magmen generiert, die eine Anreicherung an LIL-Elementen aufweisen und die durch deutlich positive Pb-Anomalien den Einfluß von recyclierten Sedimentgesteinen im Magma nahelegen. Die Anreicherung von LIL-Elementen könnte nachvollziehbar sein, Hinweise auf recycelte Sedimentgesteine im Bereich von mittelozeanischen Rücken können jedoch kaum erklärt werden. Aufgrund der Spreizungsaktivität am Rücken und der Subduktionstätigkeit am westlichen Gondwanarand nähert sich die ozeanische Kruste dem westlichen Gondwanarand. Während der Tiefseesedimentation wird auch pyroklastisches Material eines kalk-alkalischen Vulkans eingetragen und sedimentiert. In den Akkretionskeil wurde ozeanische Kruste mit einbezogen. Teile des Akkretionskeils wurden durch die Subduktion in größere Tiefen versenkt. Aufgrund der Ergebnisse der Geothermobarometrie wurden die Metasedimente der Küstenkordillere Chiloés bis zu max. 33 km bei einer Temperatur von 450_°C versenkt. Nimmt man die Bildung der Proben als Bildungen im Bereich eines back-arc-Beckens an, kann folgendes Modell entworfen werden: Prädevonisch entwickelte sich im Präpazifik östlich des Gondwanarandes an einer ostvergenten Subduktionszone ein ozeanischer Inselbogen mit back-arc-Becken. Die Subduktionszone kollabierte und die Spreizung des back-arc-Beckens endete. Im Späten Devon bis Karbon kam es zur Ausbildung einer NS streichenden nach Osten abtauchenden Subduktionszone. Im Akkretionskeil akkumulierten die Sedimente der ozeanischen Kruste und die pelitischen Sedimente Gondwanas. Teile des Akkretionskeils wurden durch die Subduktion in größere Tiefen versenkt. Aufgrund der Ergebnisse der Geothermobarometrie wurden die Metasedimente der Küstenkordillere Chiloés bis zu max. 33 km bei einer Temperatur von ca. 450 °C versenkt. Durch Subduktion der ozeanischen Kruste kam es zur Annäherung des kollabierten ozeanischen Inselbogens an den Gondwanarand. Während des Mittleren Perms bis zur Mittleren Trias kollidierte das Inselbogen/back-arc-Terrane mit dem Gondwanarand. Teile des Inselbogen/back-arc-Terranes wurden in den Akkretionskeil eingeschuppt. Von der Späten Trias bis Mittleren Jura kam es zur zunehmenden Subduktion des Inselbogen/back-arc Terranes. Es kann keine Aussage getroffen werden, welches Modell der Realität am nächsten kommt. Obwohl die vorliegende Arbeit kein abschließendes Entstehungsmodell für die Region vorstellen kann ist es erstmals gelungen durch eine systematische geothermobarometrische Bearbeitung der Westlichen Serie des metamorphen Grundgebirges einen P-T-Pfad zu rekonstruieren und die HP-LT-Metamorphose aller untersuchten Metasediment zu belegen.