als PDF - Nordrhein-Westfälische Akademie der
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Rheinisch-Westfälische Akademie der Wissenschaften VORTRÄGE N 341 WERNER MÜLLER-WARMUTH Einlagerungsverbindungen: Struktur und Dynamik von Gastmolekülen FRIEDRICH SEIFERT Struktur und Eigenschaften magmatischer Schmelzen Westdeutscher Verlag 319. Sitzung am 5. Dezember 1984 in Düsseldorf CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Müller-Warmuth, Werner: Einlagerungsverbindungen: Struktur und Dynamik von Gastmolekülen / Werner Müller-Warmuth. Struktur und Eigenschaften magmatischer Schmelzen/ Friedrich Seifert. - Opladen: Westdeutscher Verlag, 1985. (Vorträge I Rheinisch-Westfälische Akademie der Wissenschaften: Natur-, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften; N 341) ISBN 3-531-08341-4 NE: Seifert, Friedrich: Struktur und Eigenschaften magmatischer Schmelzen; Rheinisch-Westfälische Akademie der Wissenschaften (Düsseldorf): Vorträge I Natur-, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften © 1985 by Westdeutscher Verlag GmbH Opladen Herstellung: Westdeutscher Verlag Satz, Druck und buchbinderische Verarbeitung: Boss-Druck, Kleve Printed in Germany ISSN 0066-5754 ISBN 3-531-08341-4 Inhalt Werner Müller-Warmuth, Münster Einlagerungsverbindungen: Struktur und Dynamik von Gastmolekülen 1. Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Magnetische Resonanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Schichtchalcogenide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Alkalihydrateinlagerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Ammoniak und Amine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Difluormethan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Wasserstoff-Einlagerungsverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Wasserstoff-Molybdänbronzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Andere Wasserstoffbronzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Metalleinlagerung in Wirtsgitter mit Raumnetzstrukturen . . . . . . . . . . . . Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8 10 11 15 15 18 18 19 21 23 24 Diskussionsbeiträge Professor Dr. rer. nat., Dr. h. c. mult. Günther Wilke; Professor Dr. phil. nat. Werner Müller-Warmuth; Professor Dr. rer. nat. Rolf Appel; Professor Dr. rer. nat. Tasso Springer; Professor Dr. phil. Maximilian Steiner; Professor Dr. rer. nat. Wolfgang Hoffmann; Professor Dr. rer. nat. Werner Schreyer; Professor Dr. rer. nat., Dr. rer. nat. h. c. Ewald Wicke; Professor Dr.-Ing. Paul Arthur Mäcke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Friedrich Seifert, Kiel Struktur und Eigenschaften magmatischer Schmelzen 1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Petrologisch relevante Eigenschaften silikatischer Schmelzen . . . . . . . . . 3. Modellvorstellungen zur Struktur von silikatischen Schmelzen . . . . . . . 31 31 33 6 Inhalt 4. Methoden zur strukturellen Charakterisierung von Schmelzen und Gläsern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Neuere Ergebnisse zur Struktur silikatischer Schmelzen . . . . . . . . . . . . . 5.1 Glasstruktur gegen Schmelzstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Anionische Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Anionische Komplexe: die Rolle des Al und Fe3 + . . . . . . . . . . . . . . • 5.4 Dreidimensional vernetzte Schmelzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Rolle der übrigen petrologisch wichtigen Kationen . . . . . . . . . . . . . 5.6 Strukturelle Rolle flüchtiger Bestandteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.7 Einfluß von Druck und Temperatur auf die Struktur . . . . . . . . . . . . 6. Strukturelle Einheiten in wichtigen natürlichen Magmentypen . . . . . . . 7. Korrelation zwischen Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. Anomale Eigenschaften von 3D-Schmelzen und strukturelle Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9. Petrologische Konsequenzen des anomalen Verhaltens von 3D-Schmelzen 10. Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 56 56 58 Diskussionsbeiträge Professor Dr. rer. nat. Rolf Appel; Professor Dr. rer. nat. Friedrich Seifert; Professor Hans-Ulrich Schmincke, Ph. D.; Professor Dr. phil. nat. Werner Müller-Warmuth; Professor Dr. rer. nat. Gerhard Lehmann; Dr.-lng., Dr.-Ing. E. h. Siegfried Batzel; Professor Dr. rer. nat., Dr. h. c. muh. Günther Wilke; Professor Dr.-Ing. Paul Arthur Mäcke; Professor Dr. rer. nat. Werner Schreyer; Professor Dr. rer. nat. Wolfgang Hoffmann . . . . 60 35 41 41 42 44 45 47 47 48 49 50 Struktur und Eigenschaften magmatischer Schmelzen von Friedrich Seifert, Kiel 1. Einleitung In den vergangenen beiden Jahrzehnten ist in der Petrologie die statische Betrachtungsweise der Gesteinsbildung einer dynamischen gewichen: Bei den Sedimenten wird versucht, Akkumulationsraten zu ermitteln, um Aussagen über die Absenkungsgeschwindigkeit von Sedimentationsbecken zu machen. In der Petrologie der metamorphen Gesteine liegt das Schwergewicht der Untersuchungen nicht mehr so sehr auf den maximalen Druck-Temperaturbedingungen, welche diese Gesteine im Laufe ihrer Geschichte einmal erreicht haben, von Interesse ist vielmehr die Rekonstruktion des gesamten Druck-Temperatur-Pfades als Funktion der Zeit. Er läßt Aussagen über den geotektonischen Prozeß zu, in den die Gesteine bei ihrer Absenkung im Zuge der gebirgsbildenden Vorgänge und der gleichzeitigen Aufheizung verwickelt waren. Bei den magmatischen Gesteinen erkannte man zum Beispiel, daß nicht nur die Gleichgewichts-Phasenbeziehungen zwischen Mineralien und Schmelze für die Frage entscheidend sind, welche Mechanismen bei der Kristallisationsdifferentiation wirksam werden, sondern auch kinetische Faktoren, welche wiederum von den physikalischen Eigenschaften der Schmelzen beeinflußt werden. Ich möchte Sie hier mit neuen Entwicklungen und Konzeptionen bei der Charakterisierung silikatischer Schmelzen vertraut machen, welche uns Einblicke in das dynamische Verhalten von Magmen und ihrer Produkte liefern können. 2. Petrologisch relevante Eigenschaften silikatischer Schmelzen Die Bildung eines magmatischen Gesteins läßt sich im wesentlichen in drei Teilschritte zerlegen: 1. Bildung der Schmelze durch partielle Anatexis (teilweise Aufschmelzung im Bereich des oberen Erdmantels oder der tieferen Kruste), 2. Sammlung und Transport (im allgemeinen Aufstieg) der Schmelze und 3. Kristallisation. Während der Schritte 2. und 3. kommt es im allgemeinen zu einer chemischen Veränderung der Restschmelze, z. B. durch teilweise Auskristallisation (Kristallisationsdifferentiation), welche die große chemische und mineralogische Variabilität
