Stoßwellenmetamorphose in Plagioklas

Die Entstehung des Lebens auf der Erde und durch welche Faktoren es beeinflusst wurde, wird immer noch vielfältig debattiert. In einem größeren Maßstab betrachtet ist auch die Entwicklung des Sonnensystems bis heute nicht vollständig verstanden, aber man weiß dass Meteoriteneinschläge in verschiedenen Phasen der Evolution des Sonnensystems sehr wichtig waren. Differenzierte Himmelskörper, wie unsere Erde, haben eine Kruste, die stark von Impakten beeinflusst ist. Sehr große Impaktereignisse haben weltweite Folgen für das Leben. Zum Beispiel, der Chicxulub Einschlag, der in Mexico vor 65 Ma (Ende der Kreide) stattgefunden hat. Dieser Einschlag hat einen Krater gebildet, der einen Durchmesser von 200 km hat und der möglicherweise für ein Massensterben verantwortlich ist welches die meisten der damals existenten Arten vernichtete. Die Kruste differenzierten Himmelskörper besteht hauptsächlich aus Plagioklas. Deswegen kann Plagioklas als einen Vertreter der ganzen Kruste bedacht werden. Einschläge entwickeln Stoßwellen, die dauerhafte Deformationen des Materials bewirken. Wir wollen Stoßwellen-Metamorphose in Plagioklas erforschen, um die Folgen von Einschlägen in der Entstehung und Entwicklung der Kruste verstehen zu können, nämlich haben wie Interesse in dem Zustand für das Plagioklas-Schmelzen und in den chemischen und physischen Prozessen, die in geschmolzen Plagioklas aktiviert werden. Die Reaktion von Plagioklas auf Stoßwellenmetamorphose ist bis jetzt wenig erforscht. Unsere Untersuchung wird diese Lücke schließen. Der Schwerpunkt unserer Forschung liegt auf dem Einfluss der Kristallchemie und der Kristallstruktur von Plagioklas auf die Entwicklung spezifischer Shockmerkmale.Probenaus terrestrischen Einschlagskratern und geschockte Meteorite, welche die Kruste differenzierter Himmelkörper repräsentieren, zusammen mit Proben, die in Shock-Experimente unter definierten Bedingungen produziert wurden, werden untersucht werden. Traditionelle und neue mineralogisch-petrologische Methoden sollen benutzt werden. Plagioklas hat eine relativ komplizierte Struktur und nur unlängst neu entwickelte Techniken erlauben Untersuchung und Quantifizierung von Shock-Effekten in diesem Mineral. Auch Techniken, die traditionell nicht für diese Fragestellung benutz werden, sollen zu Anwendung kommen. Unser Projekt verlangt Fachkenntnisse und technische Einrichtungen, die in verschiedenen Departements des Geozentrums der Universität Wien vorhanden sind. Die Kooperation mit dem Naturhistorischen Museum Wiens und mit anderen Universitäten und Museen ist auch vorgesehen. Daraus ergibt sich die Gründung einer auf Stoßwellenmetamorphose spezialisierten Arbeitsgruppe in Wien, die Mineralogie, Petrologie, Geochemie und Physik verbindet. Am Ende des Projects wird die Projektleiterin die erforderliche Erfahrung erreicht haben um für die Habilitation sich zu bewerben.

Kollisionen zwischen Körpern im All haben das Sonnensystem und sogar die Erde geformt. Eins der häufigsten Minerale in der Kruste der terrestrischen Körper ist Plagioklas, ein Feldspat. Daher ist es wichtig zu verstehen, wie dieses Mineral auf Schockwellen reagiert. Als Schock bezeichnet man die Verformung, die unter extreme Bedingungen von Druck, Temperatur und Verformungsgeschwindigkeit stattfindet. Es wurden sowohl natürliche Proben von verschiedenen Einschlagkratern als auch aus experimentellen Schockexperimenten untersucht. Mehrere analytischen Methoden wurden verwendet, um die, durch den Schock entstandenen Zerstörungen in Plagioklas zu verstehen. Minerale zeichnen sich durch eine charakteristische Anordnung der Atome, die Kristallgitter genannt wird, aus. Wenn diese Ordnung zerstört wird, wandelt sich der Kristall in amorphes Material um, wie zum Beispiel Glas. Im Detail tendiert eine solche Amorphisierung dazu, sich entlang bereits existierender planarer Elemente und kristallografischer Ebenen auszubreiten, da diese unter Schockeinfluss vorzugsweise kollabieren. Ein weiterer Grund für die Lokalisierung der Schockeffekte ist das Vorhandensein von inneren Defekten im Kristallgitter oder die Intensität der Reaktion auf den Schock zwischen einem bestimmten Korn und seinen Nachbarn. Die bevorzugte kristallografische Orientierung der amorphisierten planaren Elemente hängt vom Schockdruck ab. Innerhalb dieses Forschungsprojektes wurde eine neue Methode entwickelt, die die kristallografische Orientierung solcher planaren Elementen identifiziert, für die Fälle, in denen die Anwendung der traditionellen Methoden nicht möglich ist. Diese neue Methode kombiniert das historische optische Mikroskopieren mit der modernen Elektronenmikroskopie. Außerdem wurde bestätigt, dass die Stoßwellenausbreitungsrichtung mit der bevorzugten Orientierung der lokalisierten Schockeffekte verbunden ist. Dieses Forschungsprojekt verbesserte unser Wissen über Stoßwellenmetamorphose in Plagioklas, obwohl weitere Experimente und Studien notwendig wären, um die Verbindung zwischen den mikroskopischen Schockeffekten und dem Schockdruck vollständig zu verstehen. Generell ließ sich zeigen, dass die lokalen Änderungen des Schockgrads nicht zu vernachlässigen sind und dass solche Änderungen von lokalen Faktoren gesteuert werden, inklusive der Eigenschaften der benachbarten Minerale.