Wasserhaltige Deformation und Rekristallisation in Quarz: Charakterisierung der mikrostrukturellen Entwicklung und der Wassergehaltsverteilung

• Antragstellerin: Professorin Dr. Lucie Tajcmanova
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 548014059

Das mechanische Verhalten der Lithosphäre unter Spannung, insbesondere die Rolle des Wassers bei der Beeinflussung der Deformation von Mineralien wie Quarz, ist grundlegend für unser Verständnis von Plattentektonik, vulkanischer Aktivität und dem Prozess der Erdbebenentstehung. Aktuelle Studien unterstreichen den signifikanten Einfluss von Wasser auf die mechanischen Eigenschaften lithosphärischer Mineralien, indem sie kritische Deformationsprozesse erleichtern und die Rekristallisationsraten, die Migration von Korngrenzen und die generelle Stärke der Lithosphäre beeinflussen. Dieses Projekt zielt darauf ab, das komplexe Zusammenspiel zwischen dem H2O-Gehalt und der mikrostrukturellen Evolution von Quarz unter wasserhaltigen Bedingungen zu erforschen. Die primären Ziele sind, die Kinetik der Quarzrekristallisation und der Korngrenzenmigration unter wasserhaltigen Bedingungen zu beschränken, die Bedingungen, die die Rekristallisation fördern, experimentell zu untersuchen, das theoretische Rahmenwerk für die Korngrenzenmigration zu verfeinern und eine neue experimentelle Methodik zur Untersuchung der Quarzdeformation zu validieren. Durch eine Reihe von neuen Experimenten an natürlichen Quarzitmaterialien beabsichtigen wir, 1) zu analysieren, wie Wasser wichtige mikrostrukturelle Prozesse, einschließlich der Migration von Korngrenzen, des Kornwachstums und der Rekristallisation, beeinflusst; 2) die Verteilung von Wasserstoff in Körnern unterschiedlicher mikrostruktureller Ursprungs zu untersuchen; und 3) ein neues, genaueres Gesetz zur Korngrenzenmigration für Quarz zu entwickeln, um die Mängel bestehender Modelle anzugehen. Unsere Forschung wird einen zweistufigen Deformations-Annealing-Experimentansatz nutzen, um transiente Mikrostrukturen zu induzieren, was die detaillierte Messung der Wassergehaltsverteilung über verschiedene Kornarten ermöglicht. Zusätzlich wird das neue experimentelle Setup frische Einblicke in die mikrostrukturelle Evolution während der Deformations- und Annelierungsprozesse bieten. Die Ergebnisse dieser Studie werden voraussichtlich unser Verständnis der Wassereinlagerung in Quarz, der Auswirkungen von Wasser auf Rekristallisationsprozesse und der Korngrenzenmigration verbessern und somit wertvolle Einblicke in die Lokalisierung von Dehnungen und die Stärke der Lithosphäre liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• Kooperationspartner: Dr. Yuval Boneh