Universitätsbibliothek Wien

Alkali interdiffusion in alkali feldspars

Schäffer, Anne - Kathrin (2014) Alkali interdiffusion in alkali feldspars.
Dissertation, Universität Wien. Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
BetreuerIn: Abart, Rainer

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-30487.03182.209963-3
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Abstract in Englisch

Cation exchange experiments were conducted at 800°C to 1000°C and 1 bar using oriented plates of sanidine and NaCl-KCl salt mixtures as starting material. The formation of interdiffusion fronts propagating into the sanidine by Na-K-interdiffusion on the alkali sublattice was observed. The diffusion fronts are highly anisotropic with fronts normal to (010) being significantly sharper than fronts within the a-c-plane. The observed geometry of the diffusion fronts can be explained by a composition dependence of the interdiffusion coefficient D. The composition dependent interdiffusion coefficient for the directions normal to (001) and (010) in the composition interval XOr 0.65 to 1 was determined from the composition-distance data, using the Boltzmann transformation. Interdiffusion was found to be roughly constant in the composition interval XOr 0.65 to 0.95 and then rise steeply for both directions. Normal to (001) interdiffusion is faster by a factor of about ten than normal to (010). Comparison with theoretical calculations of D from tracer-diffusion data from the literature using the Nernst-Planck relation shows a rough fit for interdiffusion normal to (001), while interdiffusion normal to (010) deviates significantly from what would be expected. Due to the composition dependence of the lattice parameters of alkali feldspar, any shift in composition leads to elastic strain. The EBSD method combined with the cross-correlation-technique was employed to determine the stress distribution across the observed interdiffusion fronts. A potential feedback between localized lattice strain and diffusion is envisioned as an explanation for the exceptionally sharp fronts perpendicular to (010).

Schlagwörter in Englisch

sodium-potassium interdiffusion / potassium-rich alkali feldspar / anisotropy / composition dependence / chemically induced coherency stress

Abstract in Deutsch

Kationenaustauschexperimente zwischen orientierten Sanidinplättchen und NaCl-KCl Salzschmelzen wurden bei Temperaturen zwischen 800°C und 1000°C und 1 bar durchgeführt. Es wurde das Auftreten von Interdiffusionsfronten beobachtet, die mittels Na-K-Interdiffusion auf dem Alkaliuntergitter in den Kristall propagieren. Die Diffusionsfronten sind stark anisotrop; Diffusionsfronten senkrecht auf (010) sind deutlich schärfer als Fronten in der a-c-Ebene. Die beobachtete Geometrie der Diffusionsfronten kann mit einer Zusammensetzungsabhängigkeit des Interdiffusionskoeffizienten D erklärt werden. Der kompositionsabhängige Interdiffusionskoeffizient für die Richtungen senkrecht auf (001) und (010) wurde im Zusammensetzungsbereich XOr 0.65 bis 1 mit Hilfe der Boltzmann Transformation aus gemessenen Zusammensetzungs-Distanz-Daten bestimmt. Es zeigte sich, dass die Interdiffusion im Kompositionsintervall XOr 0.65 bis 0.95 in erster Näherung unabhängig von der Zusammensetzung ist und dann bei höheren XOr stark ansteigt. Senkrecht auf (001) ist die Interdiffusion um einen Faktor zehn schneller als senkrecht auf (010). Ein Vergleich mit theoretisch berechneten Interdiffusionskoeffizienten auf Basis von Tracer-Diffusionskoeffizienten aus der Literatur mit Hilfe der Nernst-Planck Gleichung zeigte, dass es eine grobe Übereinstimmung für Interdiffusion senkrecht auf (001) gibt, während die Werte für Interdiffusion senkrecht auf (010) jedoch deutlich tiefer liegen. Auf Grund der Zusammensetzungsabhängigkeit der Gitterparameter der Alkalifeldspäte, führt jede Änderung der Zusammensetzung zu elastischem Strain. EBSD in Kombination mit der Cross Correlation Methode wurde genutzt, um die Stressverteilung über die beobachteten Interdiffusionsfronten hinweg zu dokumentieren. Eine Kopplung zwischen lokalisierten Gitterverzerrungen und Diffusion ist eine mögliche Erklärung für die extrem scharfen Fronten in b-Richtung.

Schlagwörter in Deutsch

Natrium-Kalium Interdiffusion / Kalium-reicher Alkalifeldspat / Anisotropie / Kompositionsabhängigkeit / chemisch induzierter Kohärenzstress

Dokumentenart: Hochschulschrift (Dissertation)
AutorIn: Schäffer, Anne - Kathrin
Titel: Alkali interdiffusion in alkali feldspars
Umfangsangabe: VII, 209 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: Universität Wien
Fakultät: Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Publikationsjahr: 2014
Sprache: eng ... Englisch
BetreuerIn: Abart, Rainer
2. BetreuerIn: Heinrich, Wilhelm
BeurteilerIn: Chakraborty, Sumit
2. BeurteilerIn: Stolwijk, Nicolaas
Klassifikation: 38 Geowissenschaften > 38.25 Petrologie: Allgemeines
AC-Nummer: AC12148436
Dokumenten-ID: 33628
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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