Autor Thema: Taza mit Kamazitbündeln  (Gelesen 1497 mal)

Offline ben.g

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Taza mit Kamazitbündeln
« am: Oktober 10, 2010, 16:52:46 nachm. »
Hallo  :winke:

Schon wieder ich, mit schon wieder ner Frage an die Eisenexperten hier.  :laughing:

Ich habe hier ein interessantes Stück Taza.
Klare Zweiteilung entlang einer geraden Linie und rechts der Grenzline gehäufte Kamazitbündel.

Kann mir jemand von euch sagen, wie so eine Struktur entsteht?
Gibt es vielleicht andere Beispiele, die ihr schonmal so ähnlich gesehen habt?

Gruß
Ben

Offline ben.g

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #1 am: Oktober 10, 2010, 16:54:19 nachm. »
Hier nochmal reingezoomt:

Plagioklas

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #2 am: Oktober 10, 2010, 17:27:29 nachm. »
Diese Figuren entstehen bekanntlich durch Entmischung. Diese Entmischung begann bevorzugt an dieser Kontaktlinie und der erhöhte Gehalt an Nickel hat noch mehr Nickel "angezogen".

Offline ben.g

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #3 am: Oktober 10, 2010, 18:07:36 nachm. »
Hallo Plagioklas

Ah ja, danke! Entmischung also.

Stellt sich mir noch die Frage wie die Grenzlinie überhaupt zustande kommt.
Irgendwann durch mechanische Einwirkung entstanden oder von Anfang an zwei unterschiedliche Kristallbereiche, die zusammengetroffen sind?
Bei letzterem könnten sich die beiden Bereiche von Anfang an minimal im Nickelgehalt unterschieden haben, was zum Anstoß für die Entmischung führte.

Deine Formulierung "Diese Figuren entstehen bekanntlich durch Entmischung" lässt mich hoffen, dass zu dem Thema irgendwo weitere Infos zu finden sind? Evl. ein Link zu weiterführenden Seiten, Papers, Bildern, Literatur?

Gruß
Ben

Plagioklas

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #4 am: Oktober 10, 2010, 21:45:30 nachm. »
Die Entmischungssache steht in vielen Meteoritenbüchern. Die Figuren auf Eisenmeteoriten entstehen allesamt durch eine extrem langsame Abkühlung. Die Trennlinie ist die Trennlinie zwischen zwei verschiedenen kristallen, was man bequem daran erkennen kann, dass die figuren beider "körner" unterschiedlich ausgerichtet sind. Sie folgen in einem kristall immer den selben richtungen.

Es ist zwar selten, dass Eisenmeteoriten aus zwei oder mehr Körnern besteht, aber das liegt einzig an der meist ungewöhnlich großen Größe der "Einzelkörner" (Bis in den Tonnenbereich!!!), die in Mets schon ganz enorm sein kann. Da sind Korngrenzen in kleinen bruchstücken dann entsprechend seltener zu finden.

Offline ben.g

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #5 am: Oktober 10, 2010, 22:09:11 nachm. »
Die Entmischungssache steht in vielen Meteoritenbüchern. Die Figuren auf Eisenmeteoriten entstehen allesamt durch eine extrem langsame Abkühlung.

Naja, ich meinte jetzt nicht die Vorgänge die allgemein zur Bildung der Strukturen in Meteoriten führt. Die Entstehung der Widmanstättenschen Figuren, die ensprechenden Phasendiagramme und Diffusionsprozesse sind mir natürlich bekannt. Mir gings hier speziell um die Ausbildung von den sehr unterschiedlichen Stukturen links und rechts von dieser Grenze hier.

Gruß
Ben

Plagioklas

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #6 am: Oktober 10, 2010, 22:48:58 nachm. »
Eben genau bei diesem Prozess entstand diese Zone. Die Entmischung ist die "normale" figurenausbildung.

Zitat
Diese Figuren entstehen bekanntlich durch Entmischung. Diese Entmischung begann bevorzugt an dieser Kontaktlinie und der erhöhte Gehalt an Nickel hat noch mehr Nickel "angezogen".

Offline ben.g

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #7 am: Oktober 13, 2010, 08:45:47 vorm. »
Hallo  :winke:

Ich habe mir da nochmal ein paar Gedanken gemacht.

Eine Möglichkeit ist natürlich tatsächlich, dass es einen geringen Unterschied im Nickelgehalt der beiden Bereiche gegeben hat und dass dieser einen (unüblichen) Entmischungsprozess in Gang gesetzt hat, der Nickel (von rechts nach links) über die Grenzfläche transportiert hat.
Warum sehen aber die dabei entstandenen Strukturen so anders aus, als üblich?
Ich habe da irgendwie so meine Zweifel, dass ein Ungleichgewicht in der Nickelkonzentration der alleinige Auslöser war. Solche Schwankungen sollte es doch öfter geben. Warum findet man solche Bilder dann so selten?
Vor allem: Welche Einfluss hat hier die Grenzfläche?

Möglicherweise spielen hier noch unterschiedliche Temperaturen und Temperaturverläufe mit. Aufgrund von anomalem Wärmetransport an der Grenzfläche könnte sich dort ein (wie auch immer gearteter) Temperaturgradient gebildet haben. Das könnte dann dort zu einer erhöhten Entmischungsrate (die ja temperaturabhängig ist) geführt haben. (Vielleicht lässt es sich auch nur über die Temperatur erklären.)

Eine völlig andere Idee ist mir noch gekommen:
Es hat vielleicht gar nichts mit unterschiedlichem Nickelgehalt zu tun, sondern seine Ursache in einer gestörten Kristallstruktur auf der rechten Seite. (Wenn man sich die Bilder ansieht, dann bemerkt man ja auch eine weitere Linie, im sehr spitzen Winkel rechts von der Grenzfläche.) Vielleicht hat sich (z.B. durch mechanische Einflüsse) die fcc-Oktaederstruktur im rechten Bereich verschoben.
Ein sehr kompetentes ehemaliges Forenmitglied, mit dem ich mich drüber unterhalten habe, spekulierte dazu, solche Anomalien könnten schockbedingt zustandegekommen sein, als zwei austenitische Ursprungskristalle (evtl. unterschiedlicher Temperatur) kollidierten.

So etwas könnte doch Auswirkungen auf die Mobilität des Nickels im Kristallgefüge haben und damit auf dessen Diffusionsverhalten. fcc und bcc nebeneinander führt ja auch zu Entmischung. Bei dieser Variante wären die Bündel durch Diffusion des Nickels nach rechts entstanden und nicht durch Entmischung an der Grenzfläche (die möglicherweise sogar als Barriere gewirkt hat!)

Ich weiss nicht, in wie weit eine Deformation des Kristallgefüges so etwas auslösen kann, aber mir persönlich gefällt diese Variante (auch im Sinne von Ockhams Skalpell  :einaugeblinzel: ) recht gut. Es sind weder Konzentrations- noch Temperaturschwankungen zwingend nötig (aber natürlich möglich) und die unübliche Struktur der Kamazitbündel erklärt sich dann allein durch die abgewandelte Kristallstruktur dort.

Ist aber alles reine Spekulation.

Gruß
Ben

Offline Greg

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #8 am: Oktober 13, 2010, 09:51:51 vorm. »
Hallo,

ich bin gerade etwas irritiert, zumal ich von diesen Dingen kaum Ahnung habe.

Was ist denn mit den Taza Stücken, wo sich die Kamizitbündel teils beidseitig der Grenzlinie ausbreiten? Füge mal ein Foto ein. Es sind zwei Kristalle mit unterschiedlicher Ausrichtung zu sehen. Mal ganz laienhaft gefragt, von wo kommt denn der erhöhte Nickelanteil, der sich an der Grenzlinie entmischt? Von einem zum anderen Kristall? So das dort, wo sich die Kristalle treffen, quasi etwas "rüberschwappt" bzw. "rübergesogen" wird?

Viele Grüße  :winke:
Greg

Offline ben.g

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #9 am: Oktober 13, 2010, 10:36:55 vorm. »
Hallo Greg.

Ah ja. Sehr schönes Beispiel. Vielen Dank dafür!

Das stützt ja meine letzte Vermutung, dass so etwas eben nicht aus einer unterschiedlichen Nickelkonzentration resultiert. Dann dürften sich nämlich die Bündel nicht auf beiden Seiten der Grenzfläche bilden!
Die Diffusion des Nickels muss hier beidseitig weg von der Grenzfläche erfolgt sein, damit sich das Kamazit dort so bilden konnte.

Gruß
Ben

Offline ben.g

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #10 am: Oktober 13, 2010, 10:53:15 vorm. »
Mit der Temperatur könnte es aber durchaus etwas zu tun haben.
Ich könnte mir das so in etwa vorstellen:

Zwei Ursprungskristalle stossen im All aneinander (in einer Phase in der noch Diffusion möglich ist). Durch die Schockwirkung deformiert sich im Kontaktbereich das Kristallgitter. Zudem erhöht sich dort durch Umwandlung der kinetischen Energie die Temperatur und damit die Entmischungsrate. Die Grenzfläche fungiert evtl zusätlich als Barriere. Das Nickel diffundiert nach beiden Seiten von der Grenzfläche weg und es bilden sich dort Kamzitbündel. Die Form der Bündel ist deshalb unüblich, weil die Kristallstruktur dort durch den Aufprall deformiert wurde.

Gruß
Ben

Offline stollentroll

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #11 am: Oktober 13, 2010, 15:14:38 nachm. »
Einen Zusammenstoß kann man ausschließen. Ich würde das ganze so erklären:
Zunächst liegt eine homogene Schmelze vor mit rund 16 % Ni. Bei der Abkühlung erstarrt die Schmelze, wobei sich hier ausgehend von Kristallkeimen verschieden orientierte Kristalle bilden. Diese bestehen aus homogenem gamma-(Fe,Ni) (cub. flächenzentriert). Möglicherweise ist der Grenzbereich zwischen den Kristallen schon bei der Erstarrung Nickel-arm gewesen und wandelt sich bei der weiteren Abkühlung in Kamacit, alpha-(Fe,Ni) (cub. innenzentriert) um, oder dieser Bereich hat sich als erster entmischt, da eine Grenzfläche immer einen Kristallisationskeim darstellt. Diese Grenzschicht bildet, zumindest über Bereiche von einigen Zentimetern, Einkristalle mit anderer Orientierung als die benachbarten großen Kristalle. Mit fortschreitender Abkühlung löst die Grenzschicht eine Entmischung in ihrer Umgebung aus. Es bilden sich Kamazit-Kristalle, die kristallografisch genauso orientiert sind wie die Grenzschicht, aber nicht so wie die umgebenden gamma-(Fe-Ni)-Kristalle. Vermutlich etwas später (das müsste man sich aber unter dem Mikroskop mal genauer ansehen) entmischen auch die großen gamma-(Fe-Ni)-Kristalle und folgen dabei natürlich ihrer eigenen Orientierung. Dieser Zustand wird dann eingefroren.

Je nachdem, wie der Kamazit in der Grenzschicht orientiert ist und wie die Schnittlage ist, hat man dann auf einer oder auf beiden Seiten die Kamacit-Lamellen. Die Grenzschicht wirkt sicher als eine Barriere. Eine Diffusion von Ni über die Grenzschicht erfolgt sicher nicht, da die Grenzschicht sehr zeitig da gewesen sein dürfte und bei der Abkühlung keine Diffusion von Ni in Richtung Ni-armes Eisen erfolgt.

Bei meinem Taza sieht man auch eine Grenzschicht und wie das Wachstum von dem Kamacit in Abhängigkeit von der Richtung der Grenzschicht unterschiedlich erfolgt.

Gruß
Thomas

Plagioklas

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #12 am: Oktober 13, 2010, 17:43:55 nachm. »
@Stollentroll: Das klingt sehr einleuchtend. Die richtungsabhängigkeit unterstützt diese Theorie, zumal die richtung mit dem geringsten einfluss entlang einer Richtung der Widmanstädtischen verläuft.

Offline ben.g

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Re: Taza mit Kamazitbündeln
« Antwort #13 am: Oktober 13, 2010, 17:58:42 nachm. »
Ja, das klingt recht schlüssig.

Im Prinzip kann man ja auch die Frage, wie die Grenzfläche entstanden ist, abkoppeln von der Frage, wie sich dann die Kamazitbündel dort ausgebildet haben.

Würde mich interessieren, ob sich in der Vergangenheit schon mal jemand mit solchen Erscheinungen in Tazas beschäftigt hat.

Es gibt auch einen interessanten Artikel, der noch über das hinausgeht, was in den gängigen Metbücher zum Thema Strukturbildung so zusammengefasst ist. Wen's interessiert:
Yang & Goldstein: The formation of the Widmanstätten structure in meteorites, MAPS 40, No. 2, p. 239-253 (2005)
Ist aber keine ganz leichte Kost, wie ich grad festgestellt habe...

Gruß
Ben

 

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