Zusammenfassung: OH-Einfluss auf die Al-Si-Platzwechsel im Sanidin von Volkesfeld
Durch gemeinsame Untersuchung des Temperverhaltens des (H20/OH−)-Systems des Sanidins von Volkesfeld und des Verhaltens des optischen Achsenwinkels im Bereich der Kristalloberfäche konnte eine wesentliche Beteiligung des (H20/OH−)-System auf das außergewöhnliche Al-Si-Austauschverhalten des Sanidins von Volkesfeld mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden.
Dazu wurde zunächst ein allgemein verwendbares Zubehörteil und eine entsprechende Auswertesoftware zur IR-Absorptionsspektroskopie an Festkörpern entwickelt, mit dem polarisationsoptische Absorptionsmessungen mit einem Reproduzierbarkeitsintervall von weniger als 0,50% möglich sind. Dieses Zubehörteil, bzw. die Meßtechnik korrigiert den Einfluß der Doppelbrechung und den Einfluß des in der Empfindlichkeit von der Polarisation des Lichtes abhängigen IR-Detektors auf die Absorptionsmessung. Diese Korrektur ist bei Senkrecht-Parallel-Messungen nicht möglich. Die Existenz dieser Fehlerquelle war hier vor Beginn der Arbeit nicht bekannt.
Mit den dann möglichen IR-Messungen konnte gezeigt werden, daß der (H20/OH−)-Abbau des Sanidins beim Tempern von dem Wassergehalt der Atmosphäre integral sehr schwach abhängt. Der Wasserdampfpartialdruck beim Tempern ist ein Parameter, der zunächst nur die (H20/OH−)-Konzentration, nicht aber primär den Al-Si-Austausch beeinflusst. So war es möglich, das Verhalten des Al-Si-Austausches bei unterschiedlichen (H20/OH−)-Konzentrationen zu untersuchen.
Es konnte ein Hinweis darauf gefunden werden, daß bei Tempern im Feldspat tatsächlich ein (H20/OH−)-Diffusionsprofil entsteht. Ein Einfluß des (H20/OH−) auf den Al-Si-Austausch muß sich daher besonders im Oberflächenbereich bemerkbar machen.
Ein Spindeltisch wurde umgebaut, so daß die Probe auf diesem in Spindelrichtung linear verschoben werden kann. Die Probe ist dabei ein aus einem Schliff herausgefräster Zylinder. Die beiden optischen Achsen liegen in der Schliffebene, also senkrecht zur Zylinderachse. Dies ermöglichtAchsenwinkelmessungen im Oberflächenbereich der Probe in Schrittweiten von 10 µm.
Parallel zu den Temperungen für die IR-spektroskopischen Messungen wurden Proben getempert, die eine Messung der optischen Achsenwinkel und damit der Al-Si-Verteilungen im Oberflächenbereich des Feldspates ermöglichen. Anhand dieser Messungen konnte kein wesentlicher Unterschied im Al-Si-Austauschverhalten der bei unterschiedlichen Wasserdampfpartialdrücken getemperten Proben nachgewiesen werden. Bezüglich des Einflusses des (H20/OH−) auf die Al-Si-Austauschreaktion bleiben einige Fragen und Unsicherheiten.
Eine Unsicherheit ist z.B. dadurch gegeben, daß nach Mitteilung von H. Behrens, Hannover, aufgrund einer Meßreihe mit einem IR-Mikroskop an einem speziell getemperten und präparierten Probenquader kein (H20/OH−)-Diffusionsprofil vorliegt.
Eine weitere Unsicherheit besteht darin, daß aufgrund der großen Streuungen des optischen Achsenwinkels im Oberflächenbereich ein Einfluß des (H20/OH−)-Systems schon sehr deutlich sein muß, um entdeckt werden zu können.
Die Anhänge A und B beschreiben weitere Untersuchungen im Rahmen der Dissertation, die weder mit der IR-Technik, noch mit dem (H20/OH−)-Einfluß auf die Al-Si-Platzwechsel zu tun haben.
Im Anhang A sind theoretische Überlegungen und Modellrechnungen wiedergegeben, mit denen die Wahrscheinlichkeiten von Si[AlnSi4-n]-Nachbarschaften für ein konkretes Al-Si-Verteilungsmodell im Feldspat berechnet werden können. In diesem Modell wird angenommen, daß die Al-Atome im Feldspat zufällig verteilt sind und das diese Verteilung nur durch das vollständige Verbot Al-O-Al-Bindungen eingeschränkt ist. Durch einen Vergleich der theoretisch ermittelten Nachbarschaftwahrscheinlichkeiten mit den experimentellen, aus 29Si-MAS-NMR-Messungen stammenden, konnte gezeigt werden, daß noch nicht alle Fragen der Zuordnung der NMR-Peaks zu den Si-Atomen mit kristallographischer Position und Anzahl der Al-Nachbarn geklärt sind.
Es wurde ein automatischer Spindeltisch gebaut. Dieser ist im Anhang B beschrieben.