| Structural, crystallochemical and phasepetrological studies on synthetic and natural zoisite- and clinozoisite-solid solutions |
Schlüsselwörter:
Zoisit/Klinozoisit, Epidotminerale, CFASH-System, Fluid-Gesteinswechselwirkung, Syntheseexperimente
zoisite/clinozoisite, epidote-group, CFASH-system, fluid-rock-interaction, synthesisexperiments
Sachgruppe der DNBAbstract
Synthesis experiments at 2.0 GPa/750°C in the system
CaO-Fe2O3-Al2O3-SiO2-H2O (CFASH) yielded homogeneous zoisite crystals with
iron contents between 0 and 14 mol% Al2Fe. Run products were examined by
X-ray diffractometry. Rietveld structural refinements show, that there exist
two modifications zoisite I and zoisite II in the orthorhombic solid
solution series. Iron contents in zoisite I as well as in zoisite II are
structurally limited. IR-spectra of run products show that in zoisite the
proton forms two hydrogen bridges, one of which is bifurcated. One band at ~
2170 cm-1 is interpreted as the first overtone of the "in-plane" bending
vibration of the bifurcated hydrogen bridge. The positions and the relative
integral intensities of the IR-bands allow an estimation of the iron content
in zoisite based on IR-spectra. Based on synthesis experiments in the system
CFASH at 0.5 GPa/500 - 650C and 2.0 GPa/600 - 800°C the phase relations
between zoisite and clinozoisite as well as within the monoclinic solid
solution series has been constructed. Zoisite is the high-temperature and
high-pressure modification. The iron-free endmember reaction clinozoisite =
zoisite has a negative slope of - 8 MPa/°C. With increasing temperature iron
contents in coexisting zoisite and clinozoisite increase. The
zoisite-clinozoisite two-phase field is relatively narrow. Within the
monoclinic solid solution series two monoclinic modifications clinozoisite I
and clinozoisite II has been found. Between them there is a second two-phase
field. Natural high-pressure zoisite segregations show, that zoisite is able
to incorporate significant amounts of Sr, Pb and REE and plays an important
role during high-pressure fluid-rock interactions. Calculated distribution
coefficients for the LREE between zoisite and fluid show that the LREE are
increasingly compatible in zoisite with decreasing ionic radius.
Syntheseexperimente bei 2,0 GPa/750°C im System CaO-Fe2O3-Al2O3-SiO2-H2O
(CFASH) ergaben homogen zusammengesetzte Zoisitkristalle mit Eisengehalten
zwischen 0 und 14 Mol% Al2Fe. Diese wurden röntgenographisch untersucht.
Rietveld-Strukturverfeinerungen zeigen, daß innerhalb der orthorhombischen
Mischkristallreihe zwei Modifikationen Zoisit I und Zoisit II existieren.
Sowohl in Zoisit I als auch in Zoisit II sind die Eisengehalte strukturell
begrenzt. IR-Spektren dieser Proben zeigen, daß das Proton in Zoisit zwei
Wasserstoffbrücken ausbildet, von denen eine gegabelt ist. Eine Bande bei ~
2170 cm-1 wird als erster Oberton der "in-plane" Biegeschwingung dieser
Wasserstoffbrücke interpretiert. Bandenlagen und integrale
Intensitätsverhältnisse erlauben eine Bestimmung der Eisengehalte in Zoisit
aus IR-Spektren. Mit Hilfe von Syntheseexperimenten im CFASH-System bei 0,5
GPa/500-650°C und 2,0 GPa/600-800°C wurden die Phasenbeziehungen zwischen
Zoisit und Klinozoisit sowie innerhalb der monoklinen Mischkristallreihe
konstruiert. Zoisit ist die Hochtemperatur/Hochdruckmodifikation. Die
eisenfreie Endgliedreaktion Klinozoisit = Zoisit hat eine negative Steigung
von - 8 MPa/°C. Mit steigenden Temperaturen werden koexistierender Zoisit
und Klinozoisit eisenreicher. Das Zoisit-Klinozoisit 2-Phasenfeld ist sehr
schmal. Es konnten zwei monokline Modifikationen Klinozoisit I und
Klinozoisit II nachgewiesen werden, zwischen denen ein weiteres 2-Phasenfeld
existiert. Natürliche, bei Hochdruckbedingungen gebildete
Zoisitsegregationen zeigen, daß Zoisit signifikante Mengen an Sr, Pb und SEE
einbauen kann und eine wichtige Rolle bei hochdruckfaziellen
Fluid-Gesteinswechselwirkungen spielt. Berechnete Verteilungskoeffizienten
für die LSEE zwischen Zoisit und Fluid belegen, daß die LSEE mit abnehmendem
Ionenradius bevorzugt in Zoisit eingebaut werden.
| Betreuer | Franz, Gerhard; Prof. Dr. |
| Gutachter | Franz, Gerhard; Prof. Dr. |
| Gutachter | Heinrich, Wilhelm; Prof. Dr. |
| Upload: | 2001-04-27 |
| URL of Theses: | http://edocs.tu-berlin.de/diss/2000/brunsmann_axel.pdf |