guest ::
Aspects of material transport and polycrystal growth in fractures
2006
Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Habil.-Schr., 2005
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University. - Zsfassung in dt. und engl. Sprache
Genehmigende Fakultät
Fak05
Hauptberichter/Gutachter
; ;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-10-26
Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-13678
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/46475/files/1367.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
fluid overpressure (frei) ; fracture sealing (frei) ; sedimentary rocks (frei) ; veins (frei) ; Bruchversiegelung (frei) ; Fluidüberdruck (frei) ; Kluftfüllungen (frei) ; Sedimentgesteine (frei) ; Geowissenschaften (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550
Kurzfassung
Diese Arbeit behandelt den Stofftransport und das Wachstum von Kristallen in Klüften. Für ein besseres Prozessverständnis werden experimentelle Ansätze und detaillierte Analysen von Geländebeobachtungen herangezogen. Kapitel 2 beschreibt epitaxial gewachsene Mikrostrukturen anhand eines Durchlicht-Analogexperimentes. Der advektive Stofftransport einer übersättigten Lösung führt zu einer Versiegelung des Einströmbereiches und dem Wachstum von elongiert-blockigen Kristallen. Diese Ergebnisse werden auf ein natürliches System adaptiert und deuten darauf hin, daß das Wachstum von Quarz zu einer relativ homogenen Zementation der Kluft führt. Daher ist innerhalb eines geologischen Aufschlusses kaum eine Änderung der neugewachsenen Körner zu erwarten. Kapitel 3 präsentiert erste Hydrothermalexperimente zur Versiegelung von Klüften in Quarzit. Bei einem Ringraumdruck von 200 MPa und Temperaturen bis 900°C wurde ein axialer Stofftransport entlang eines Temperaturgradienten zwischen 45-125°C generiert, der zur Ausfällung von Quarz in der Kluft führte. Ein Mineralwachstum wurde vor allem am Anfang der Kluft beobachtet. In Kapitel 4 wird die Anordnung von Nebengesteinseinschlüssen innerhalb von drei unterschiedlichen, faserigen Kluftüllungen behandelt. Diese erlauben Rückschlüsse auf den Wachstumsprozeß während der Versiegelung. Die Ergebnisse zeigen, daß die Anordnung von Einschlüssen parallel zur Kluftwand kein hinreichendes Kriterium ist, um den Bruch-Versiegelungs-Mechanismus abzuleiten. Alternativ wird ein kontinuierliches Wachstum der Kluftminerale diskutiert. In Kapitel 5 werden faserige, antitaxiale Mikrostrukturen mit stabilen (d13C, d18O) und radiogenen (87Sr/86Sr) Isotopensignaturen verglichen. Obwohl die Mikrostrukturen eine lokale Stoffquelle vermuten lassen, deuten die Isotopensignaturen einen Beitrag externer Fluide an. Kapitel 6 erläutert die Versiegelung von Klüften im Jabal Akhdar Dom, Oman. Die Raumlage der Kluftfüllungen weist auf eine zweimalige Änderung der Hauptnormalspannungen hin. Stabile Isotope (d13C, d18O) deuten ein zunächst geschlossenes Fluidsystem an, was mit Fluid-Überdrücken und Bildung von Extensionsklüften einhergeht. Während der Genese von Abschiebungen öffnet sich das Fluidsystem und exotische Wässer mit leichteren d18O Signaturen fliessen zu. In diesem offenen Stadium baut sich der Fluid-Überdruck ab.The thesis investigates fracture sealing processes from micro- to basin scale. Chapter 2 describes the microstructural evolution of fracture sealing using a self-designed see-through apparatus. Analogue material is used to visualize and model sealing processes on a microscale, which is quantified with a numerical model and extended to fracture sealing of quartz. Chapter 3 describes hydrothermal fracture sealing experiments at hydrothermal conditions carried out in a Paterson rig. A temperature gradient induces a concentration gradient and precipitation in a pre-split quartzite samples, which can be used to qualitatively prediction the sealing potential of natural systems. Chapter 4 describes antitaxial fibrous veins (calcite, gypsum, quartz / Tiger's eye) in different sedimentary environments. A new type of sinusoidal solid host rock inclusion is described, and conclusions are drawn on the vein opening mechanism. The arrangement of solid host rock inclusions do not favour the crack-seal mechanism, but more likely suggest a continuous growth process. The force of crystallisation may have contributed to vein formation. Chapter 5 presents microstructural, stable (d13C, d18O) and radiogenic (87Sr/86Sr) isotope of antitaxial fibrous calcite veins from the Swiss Alps and New York State, USA. At least some veins are isolated in three dimensions, vein formation is initated by transgranular fracturing. Isotope data indicate that the fluid precipitatinig the vein was derived from an external source. Chapter 6 describes fracture sealing processes in Mesozoic limestonee, Jabal Akdhar anticline, Oman mountains. Seven different vein generations were distinguished and correlated with tectonic deformation phases of the Oman mountains. Stable isotope analysis (d13C, d18O) shows a early rock-buffered fluid system, and the influx of exotic waters with the onset of large normal faulting. The veins are correlated with the geomechanical evolution during the different fracture sealing phases, and fluid overpressure compartment is proposed forming the early veins.
Fulltext: 
PDF
Dokumenttyp
Habil / Postdoctoral Thesis (Non-german Habil)
Format
online, print
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT015457158
Interne Identnummern
RWTH-CONV-112129
Datensatz-ID: 46475
Beteiligte Länder
Germany
PDF