title: Bestimmung diagnostischer magnetischer Übergangstemperaturen von synthetischen Titanomagnetiten und Ilmenit-Hämatit-Mischkristallen
creator: Engelmann, Ralf
subject: ddc-550
subject: 550 Earth sciences
description: In der vorliegenden Arbeit wurden die magnetischen Eigenschaften, besonders die magnetischen Übergangstemperaturen (z.B. Curie-Temperatur, Néel-Temperatur, Spinglas-Temperatur, Blockungs-Temperatur), von synthetischen Titanomagnetiten und Ilmenit-Hämatit-Mischkristallen in Abhängigkeit vom Chemismus untersucht. Als Grundlage dafür dienten temperaturabhängige Messungen der magnetischen Suszeptibilität, der Sättigungsmagnetisierung, der remanenten Magnetisierung und Hysteresemessungen bei verschiedenen Temperaturen.  Im Gegensatz zu früheren Studien wurde hier großer Wert auf die chemisch-strukturelle Charakterisierung der Proben gelegt. Synthesen wurden sowohl im Modellsystem Fe-Ti-O wie auch im komplexeren Fe-Ti±Al±Mg-O System durchgeführt. Um die Konzentration der Kationfehlstellen zu kontrollieren, wurden Synthesen in einem breiten Temperatur- und Sauerstofffugazitätsbereich durchgeführt (1050 °C < T < 1300 °C; -5 ? ?NNO ? 5). Außerdem wurden nicht nur einphasige Proben, sondern auch Proben mit verschiedenen Fe-Ti-Oxid-Paragenesen synthetisiert. Bei dem Abschreckvorgang am Ende der Synthesen wurde auf die Beibehaltung des Redoxzustandes geachtet. Die Homogenität der Mineralphasen über die ganze Probe und innerhalb der einzelnen Kristalle wurde sorgfältig mit ortsauflösenden analytischen Methoden (Rasterelektronenmikroskop, Elektronenstrahlmikrosonde) überprüft.  Weil die Messung der Temperaturabhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität (?(T)-Kurven) zunehmend zur Identifizierung und Charakterisierung von magnetischen Mineralphasen in Gesteinen genutzt wird, wurde in dieser Arbeit besonderer Wert auf die Auswertung der ?(T)-Kurven und die Bestimmung der Curie- bzw. Néel-Temperatur der Fe-Ti-Oxide gelegt. So konnte gezeigt werden, dass mit der von einigen Autoren angewandten  „Grommé-Methode“ und „1/?-Methode“ die Curie- bzw. Néel-Temperatur von Fe-Ti-Oxiden überschätzt wird, wogegen die „Peak-Methode“ zuverlässige Werte liefert. Interessanterweise sind für Titanomagnetite die so bestimmten Curie-Temperaturen um bis zu 40 K niedriger als die aus temperaturabhängigen Sättigungsmagnetisierungskurven bestimmten Curie-Temperaturen. Neu in dieser Arbeit ist, dass der Einfluss der Kationfehlstellenkonzentration der Titanomagnetite auf deren Curie-Temperatur über einen großen Zusammensetzungsbereich untersucht wurde. Wie schon bekannt, fällt die Curie-Temperatur von Titanomagnetiten (Fe-Ti-O System) mit zunehmendem Ti-Gehalt ab. Allerdings sind signifikante Unterschiede in den Curie-Temperaturen in Abhängigkeit der Synthesetemperatur und der Paragenese zu erkennen. In Produkten von Synthesen bei 1300 °C zeigen Titanomagnetite, die mit Ilmenitss koexistieren (Titanomagnetite mit großen Kationfehlstellenkonzentrationen), bis zu 37 K höhere Curie-Temperaturen als Titanomagnetite in Paragenese mit Wüstit (Titanomagnetite mit geringster Kationfehlstellenkonzentration) bei gleichem Ti/(Ti+Fe)-Verhältnis. Die Curie-Temperaturen der Titanomagnetite, die mit  Ilmenitss koexistieren und bei 1100 °C synthetisiert wurden, liegen zwischen den Curie-Temperaturen der Titanomagnetit+Wüstit- und Titanomagnetit+Ilmenitss-Paragenesen, die bei 1300 °C synthetisiert wurden. Das komplexe magnetische Verhalten von Ti-reichen Ilmenitenss (Ti-Gehalt > 0.7 cpfu) bei tiefen Temperaturen (T < 200 K) war ebenfalls Bestandteil von Untersuchungen in dieser Arbeit. Die Curie-Temperatur der Ilmenitess im Zusammensetzungsbereich 0.69 cpfu < Ti < 0.95 cpfu korreliert invers mit dem Ti-Gehalt. In diesem Zusammensetzungsintervall wurde ein bisher noch nicht beschriebener Zusammenhang zwischen Curie-Temperatur der Ilmenitess und dem koexistierenden Fe-Ti-Oxid (Titanomagnetit oder Pseudobrookitss), d.h. vermutlich eine Abhängigkeit der Curie-Temperatur von der Kationfehlstellenkonzentration in Ilmenitenss, festgestellt. Dagegen konnte eine signifikante Abhängigkeit der Curie-Temperatur von der Synthesetemperatur, wie von einigen Autoren beschrieben, nicht festgestellt werden. Erstaunlicherweise zeigen Ilmss mit Ti-Gehalten von 0.95 cpfu die niedrigsten Curie-Temperaturen (40 K). Bei Ti-Gehalten oberhalb 0.95 cpfu ist die Néel-Temperatur der Ilmss unabhängig von der Paragenese und Synthesetemperatur und steigt mit zunehmendem Ti-Gehalt der Ilmss von 40 auf 60 K. Die Spinglas-Temperatur der Ilmss ist im Zusammensetzungsbereich zwischen 0.75 cpfu < Ti < 0.92 cpfu unabhängig von der Synthesetemperatur, dem Ti-Gehalt der Ilmss, und der Paragenese und liegt bei 30 bis 35 K. Einzig eine Abhängigkeit von der Messfrequenz konnte bei der Spinglas-Temperatur festgestellt werden. Die Blockungs-Temperatur nimmt mit steigendem Ti-Gehalt für Ilmss mit 0.76 < XIlm < 0.86 nahezu linear ab. Ilmss mit 0.86 < XIlm < 0.92 besitzen Blockungs-Temperaturen zwischen 42 K und 52 K.
date: 2008
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/8392/1/Engelmann.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00008392
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-opus-83923
identifier:   Engelmann, Ralf  (2008) Bestimmung diagnostischer magnetischer Übergangstemperaturen von synthetischen Titanomagnetiten und Ilmenit-Hämatit-Mischkristallen.  [Dissertation]     
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language: ger