X-Ray Texture-Analysis of Naturally Deformed Polymineralic Rocks

Kristallographische Vorzugsorientierungen (Texturen) werden von vielen Geologen genützt, vor allem zur Bestimmung von Gleitsystemen in gesteinsbildeneden Mineralen. In den letzten Jahren wurden eine Vielzahl von Modellen und Methoden entwickelt um Informationen über die Entwicklung von Texturen zu erhalten, vor allem über intra- und interkristalline Gleitsysteme ("Deformationsmechanismen"), Rekristallisation, und den Einfluß von Druck und Temperatur auf diese. Vor allem die Deformationsmechanismen in Quarz und Kalzit sind aufgrund vieler Experimente sehr gut untersucht. Die Ermittlung von Texturen in Verbindung mit mikrostrukturellen Untersuchungen ist das wichtigste Hilfsmittel um Informationen über das Deformationsverhalten und Fließverhalten (Rheologie) von deformierten Gesteinen (Tektoniten) zu erlangen, sowie über Deformations- und Rekristallisationsmechanismen. Texturen in Tektoniten erlauben die Bestimmung unterschiedlicher Faktoren, die während der Deformation des Kristallgitters wirksam waren, und bergen Information über ihre Deformationsgeschichte. Diese Faktoren und Mechanismen sind für einphasige Gesteine sehr gut untersucht. Allerdings wird der Einfluß von zusätzlichen Mineralphasen auf das Deformationsverhalten noch wenig verstanden. Normalerweise reflektiert die Textur einer einzelnen Mineralphase nicht die Deformationsbedingungen und die Verformungsgeschichte der Gesamtprobe; sie reflektiert nur, wenn überhaupt, ein kurzzeitiges Ereignis entlang des Deformationspfades. Zusätzlich wird die Textur einer Mineralphase sehr oft von zusätzlichen Phasen beeinflußt; ebenso beeinflussen verschiedene prozentuelle Gehalte unterschiedlichster Phasen das Fließverhalten. Dies führt zur Aufteilung der Verformung und zur Scher-Lokalisation, was sich auf die Aktivität der Gleitsysteme auswirkt. Dadurch werden auch die Texturen modifiziert. Für die Bestimmung von Polfiguren einzelner Texturen existieren viele Methoden. i. A. werden Diffraktionsmethoden (Röntgenstrahlen, Neutronen, oder Elektronen), optische Methoden (U-Tisch, Ätzungen, etc.), und Anisotropien (z.B., remanente Magnetisierung) am häufigsten angewandt. In diesem Projekt wurde die Röntgentexturgoniometrie angewandt, die lange Zeit erfolgreich an unserem Institut methodisch entwickelt wurde. Diese Methode kann auch erfolgreich in der Metallurgie und Keramikindustrie angewandt werden. Ein Ziel dieses Projektes war die Bestimmung der Mineralphasen, die in multiphasen Systemen gemessen werden können. Die Anwendung der Texturgoniometrie für die Bestimmung von Texturen ist normalerweise auf monophase Gesteinsproben beschränkt. Wenn polymineralische Gesteine analysiert werden sollen, ist dies im Normalfall nur möglich, wenn eine Mineralphase dabei untergeorgdnet auftritt, bzw. wenn sich einzelne Reflexe nicht überlappen oder gegenseitig beeinflussen. Vor allem die Reduzierung der Öffnungsweite des Detektorblendensystems erlaubte die Trennung einzelner eng zusammenliegender Röntgenreflexe, die somit zur Texturbestimmung benutzt werden konnten. Allerdings mußte dazu die Meßzeit erhöht werden. Die wichtigsten Ergebnisse des Projektes waren: Die Deformationsaufteilung zwischen einzelnen Mineralphasen hängt vor allem vom Duktilitätskontrast ab, der vor allem vom Metamorphosegrad während der Deformation kontrolliert wird. In Quarziten, die zusätzlich Glimmer enthalten erfolgt die Deformationsaufteilung bei niedrig- mittelgradigen Bedingungen in Form einer Aufteilung von reiner Scherung ("Plättung"), und einfacher Scherung. Einzelne Gleitsysteme in monophasen Proben können in polyphasen Proben nicht aktiviert werden, werden aber durch Gleitsysteme in anderen Phasen ersetzt. Bei hochgradigen Bedingungen wird der Duktilitätskontrast kontinuierlich reduziert, daher wird die Deformationsaufteilung weniger wirksam. Die Fließeigenschaften werden von der schwächsten Phase kontrolliert.