Einfluss von Inhomogenitäten auf die Bildung von Scherzonen im duktilen regime

• Antragsteller: Dr. Luiz Fernando Grafulha Morales
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279680702

Die Lokalisierung von Verformungen in Scherzonen unterschiedlicher Größe ist ein häufig vorkommender Prozess bei tektonischen Prozessen. Zahlreiche frühere Arbeiten haben sich mit der Entwicklung spröder Bruchzonen in der Oberkruste befasst, hingegen ist bislang wenig über die Initiierung und Ausbreitung von duktilen Scherzonen in größerer Tiefe bekannt. Eine mögliche Ursache besteht in der Anwesenheit von strukturellen Heterogenitäten, die lokale Spannungskonzentrationen verursachen können und damit die Aktivierung von spröden oder plastischen Entfestigungsmechanismen. Um diesen Sachverhalt untersuchen zu können, wird eine neuartige experimentelle Studie vorgeschlagen, die den Prozess der Nukleation und der Ausbreitung von Hochtemperatur-Scherzonen, sowie die dazu zugehörigen mechanischen und mikrostrukturellen Veränderungen, erforscht. Es ist geplant, Torsionsexperimente an Carrara Marmorproben mit künstlich eingebrachten Einschlüssen unterschiedlicher Größe und unterschiedlichen rheologischen Eigenschaften durchzuführen. Die vorgeschlagenen experimentellen Bedingungen umfassen Temperaturen von 500-1000°C, Manteldrücke von 300 bis 400 MPa und Verformungsraten zwischen 10-3 s-1 und 10-5 s-1. Die lokale Verformungs- und Spannungsverteilung in der Umgebung der Einschlüsse wird mittels Marker in µm-Maßstab ermittelt, indem eine kürzlich neu entwickelte Technik zur experimentellen Verformungskartierung eingesetzt wird. Zusätzlich wird eine detaillierte mikrostrukturelle Analyse durchgeführt, die Bestimmung kristallographischer Vorzugsorientierungen mittels Elektronenrückstreudiffraktion beinhaltet. Die experimentellen Ergebnisse sollen mit den Mikrostrukturen natürlicher Scherzonen in Karbonaten der Morcles Überschiebungsdecke (Schweizer Alpen) verglichen werden. Das Ziel dieses Antrages ist die Charakterisierung derjenigen Prozesse, die für die Verfomungs-lokalisierung im duktilen Bereich in Anwesenheit einer initialen Inhomogenität verantwortlich sind und entsprechende Zustandsgleichungen aufzustellen, welche die wesentlichen Aspekte der Mechanismen beschreiben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz, USA
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Georg Dresen; Michael Naumann; Dr. Erik Rybacki
• Kooperationspartner: Professor Dr. Brian Evans; Professor Dr. Marco Herwegh