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Alkalien in Chondren - offenes oder geschlossenes System?

dc.contributor.advisorPack, Andreas Prof. Dr.de
dc.contributor.authorKropf, Andreasde
dc.date.accessioned2009-05-05T15:20:22Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T11:25:10Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:13Zde
dc.date.issued2009-05-05de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B281-3de
dc.description.abstractNatrium als Spurenelement in Olivin kann mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde bei hohen (<600nA) Meflstr men bis zu einer Mefluntergrenze von 0.0015 wt.% Na2O in Olivin hinreichend genau gemessen werden. Die Ergebnisse sind mittels Sekund rionen-Massenspektrometrie verifiziert und innerhalb der Fehler identisch. Der Verteilungskoeffizient von Natrium zwischen Olivin und silikatischer Schmelze hat in eisenfreien Systemen einen Wert von D(Na) = 0.00139 ± 0.00039 und ist nicht signifikant temperaturabhaengig. In eisenhaltigen Systemen ist dieser Verteilungskoeffizient auch linear vom FeO-Gehalt der Olivine abh ngig. Diese Abhaengigkeit kann durch die empirische Formel:D(Na) = 0.00014 (±0.000095) * FeO(ol) + 0.00145 (±0.00075) ausgedrueckt werden. Es wurde ein Modell zur Berechnung der Na2O-Zonierung in Olivinkoernern bei deren Kristallisation aus einer chondritischen Schmelze erstellt. Diesen Daten wurden entsprechende Na2O-Konzentrationen aus Messungen von realen Olivinen in Chondren gegenuebergestellt. Hierbei zeigen sich bei den Startwerten Abweichungen mit Werten zwischen 0.6 - 1.5. Diese Abweichungen werden mit fortschreitender Kristallisation kleiner und naehern sich dem Modell an. Da diese Daten um den Wert 1 streuen, kann dies auf Messungenauigkeiten zurueckzufuehren sein. In diesem Fall sind die Chondren als vollstaendig geschlossene Systeme zu betrachten. Alternativ koennen nur Prozesse der Evaporation und Kondensation fuer die Unterschiede verantwortlich sein. Dies bedeutet, dass diese Chondren zu Beginn ihrer Bildung einen anderen Na-Bulkwert hatten als zum Zeitpunkt der endgueltigen Erstarrung. Wenn diese fruehen Differenzen durch Evaporations- oder Kondensationsprozesse verursacht wurden, sind mindestens 60 % des Natriums jeder untersuchten Chondre von primaerer Natur und maximal 40 % des heutigen Wertes sind rekondensiert. Die magmatische Entwicklung der Chondre spiegelt sich in jedem Fall in der Zonierung der Natriumkonzentrationen in Kern-Rand-Profilen von Olivinen wieder. Daher kann die Chondrenbildung im wesentlichen als ein Prozess in einem geschlossenen System verstanden werden. Durch den nachgewiesenen Erhalt wesentlicher Teile des Natriums bei der Chondrenbildung koennen die Ergebnisse der Na-Verdampfungsexperimente verschiedener Autoren verwendet werden, um die Bildungsbedingungen der Chondrenbildung einzugrenzen. Das kanonische Bildungsmodell geht von einen niedrigen Gesamtdruck im solaren Nebel von Ptot = 10-6 bis 10-4 bar aus. In diesem Fall waere das Natrium ungeachtet aller moeglicher Na- oder O2-Partialdruecke in Minuten vollstaendig evaporiert. Ein Aufheizereignis von wenigen Minuten Dauer zur Vermeidung der Verdampfung kann dabei wegen des Widerspruches zu den Chondrentexturen ausgeschlossen werden. Eine vollstaendig sekundaere Wiederzufuhr des gemessenen Natriums, wie es aus dem kanonischen Modell zu erwarten waere, kann wegen der Zonierungsprofile in den Olivinen ebenfalls ausgeschlossen werden. Als Alternative bleibt eine Bildung bei hoeheren Druecken. Bei einem konstanten Gesamtdruck von Ptot = 1 bar variiert die Zeit bis zur vollstaendigen Na-Evaporation von wenigen Minuten bis zu vielen Stunden und Tagen. Der Sauerstoff-Partialdruck pO2 unterdrueckt als signifikanter Parameter die Evaporation. Nur ein hoher pO2 von etwa 10-7 bar kann den Zeitrahmen zur vollstaendigen Evaporation des Na auf mehrere Stunden ausdehnen. Nur eine Aenderung des Natriumpartialdruckes oder der Sauerstoffanteils des Nebels kann das chemische Gleichgewicht Na2O(liq) = 2 Na(g) + 0.5 O2 derart verschieben, dass eine signifikante Evaporation wirksam verhindert wird. Zur Erhoehung des Natriumpartialdruckes ist jedoch auch eine sehr hohe Materiedichte notwendig. Diese kann aber nicht durch einen ueberproportionalen Anstieg der Chondrenzahlen erreicht werden, da dies zu vermehrten Kollisionen und wahrscheinlich zu frueher Zerstoerung der Chondrentexturen fuehren wuerde. Als Moeglichkeit bleibt eine Erhoehung des Sauerstoffanteils durch hohe Konzentrationen von Wassermolekuelen oder Eis.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleAlkalien in Chondren - offenes oder geschlossenes System?de
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedAlkalis in Chondrules - open or closed system?de
dc.contributor.refereePalme, Herbert Prof. Dr.de
dc.date.examination2009-03-13de
dc.subject.dnb550 Geowissenschaftende
dc.description.abstractengSodium as trace element in olivine can be measured by electron-microprobe and using high currents (<600nA). The lower limit of detection is 0.0015 wt.% Na2O in olivine. Results are veryfied by ionprobe and identical within errorbars. The distribution coefficient of Na between olivine and melt has in Fe-free systems a value D(Na) = 0.00139 ± 0.00039 and is not temperature dependant. There is a linear dependance between D(Na) and the FeO-concentration in olivine. This depencance can be expressed by the empirical formulae D(Na) = 0.00014 (±0.000095) * FeO(ol) + 0.00145 (±0.00075). The zonation of Na2O in olivine during crystallization from a chondritic melt was modelled. These data were opposed with results of analyses in real chondrule olivine grains. The starting values of this ratio scatter between 0.6-1.5. This variations become smaller with ongoing crystallisation and approach to the model. A scattering around a value = 1 can be caused by measuring inaccuracy. In this case chondrules have to e considered as completely closed systems. Alternatively, these differences can only be caused by processes of evaporation and condensation. In this case, the chondruled had different Na-bulk contents at the beginning of their formation and at their final freezing. Then at least 60 % of the chondrule sodium is primordial and at most 40 % of the Na is recondensed. The zonation of Na across core-rim-profiles of chondrule olivine grains mirrors the magmatic evolution of a chondrule. Basicly, chondrule formation is a closed system process. Results of Na evaporation experiments of various workers can be used to limit the conditions of chondrule formation. The canonic formation model is based on a low solar nebular total pressure (10-6 to 10-4 bar). In that case all Na would have been evaporated within minutes. The possibility of a heating event of only a few minutes duration to avoid Na evaporation is disaccording to chondrule textures and can be excluded. A complete secondary reentry of the analysed Na can also be excluded with regards to zonation profiles of the olivine grains. Therefore only a formation at higher total pressures is reasonable. A constant total pressure of 1 bar leads to a variation of time for complete Na evaporation, lasting from minutes to hour and days. The significant parameter controlling this time is the oxygen partial pressure (pO2). Only a high pO2 of about 10-7 bar can extend the time for full Na evaporation towards hours. Only a change of pNa or pO2 can delay the chemical equilibrium Na2O(liq) = 2 Na(g) + 0.5 O2 in that way that a significant evaporation is avoided. An increase of pNa is connected to a high dust/gas ratio. But this ratio can not be achieved by a disproportionately high increase of chondrule numbers as it should result in a higher number of collisions and in early destruction of the chondrule texture. Therefore an increase of the oxygen partial pressure by addition of water/ice to the solar nebular is suggested.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerChondrende
dc.subject.gerChondenbildungde
dc.subject.gersolarer Nebelde
dc.subject.gerAlkaliende
dc.subject.gerOlivinde
dc.subject.engchondrulesde
dc.subject.engchondrule formationde
dc.subject.engsolar nebularde
dc.subject.engalkalisde
dc.subject.engolivinede
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2105-7de
dc.identifier.purlwebdoc-2105de
dc.affiliation.instituteFakultät für Geowissenschaften und Geographiede
dc.subject.gokfullTGL600de
dc.subject.gokfullTGG900de
dc.identifier.ppn615317022de


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