Authors: Siemes, H., Klingenberg, B., Rybacki, E., Naumann, M., Walter, J. M., Jansen, E., Kunze, K.

Abstract
Textures of naturally and experimentally deformed hematite ores
(Texturen natürlich und experimentell verformter Hämatiterze)

Siemes, H.(1), Klingenberg, B.(1), Rybacki, E.(2), Naumann, M.(2), Walter, J. M.(3), Jansen, E.(3), Kunze, K.(4)

(1} Institut für Mineralogie und Lagerstättenlehre, RWTH Aachen, D-52056 Aachen
(2} Geoforschungszentrum Potsdam, Deformation und Rheologie, D-14473 Potsdam
(3) Mineralogisches Institut, Universität Bonn, FZ Jülich, D-52425 Jülich
(4) Geologisches Institut, ETH Zürich, CH-8092 Zürich

Die Beziehungen zwischen der Mikrostruktur und der kristallografischen Vorzugsorientierung (Textur) von gebänderten Hämatiterzen in Brasilien wurden in verschiedenen Veröffentlichungen behandelt, z.B. [1,2]. Die elliptischen c-Achsen-Maxima liegen um den Pol der Foliation. Die Pole der Prismenflächen liegen auf Großkreisen und die Maxima auf diesen fallen mit der Lineation zusammen. Auf Grund von Stauchversuchen [3] und der bekannten Gleitsysteme [4] kann aber nur Scherverformung mit basalem Gleiten diese Textur hervorbringen. Bis jetzt wurden 6 Hämatitproben (Durchmesser 14 mm, Länge 10 mm) mit einer 0,5 mm dicken Ag-Pd-Schutzhülle versehen, um die Bildung von Magnetit zu minimieren, und in ein Jacket aus Eisen oder Kupfer eingebracht, das die Probe vom Druckmedium Argongas trennt. Bei Temperaturen von 1000°C bis 800°C wurde in einer Torsionsapparatur [5] bei 400 MPa allseitigem Druck mit Torsionsraten von 6,5*10-5s-1 und 2,5*10-5s-1 in 30- und 70-Stunden Versuchen eine Scherverformung gmax=4,4 erreicht. Der Hämatit ist bei allen Temperaturen zu einem gleichförmigen polygonalen Korngefüge rekristallisiert, das sich auch bei natürlich verformten Erzen findet. Die Korngrößen, die mit steigender Temperatur zunehmen, weisen dabei keine Unterschiede über die Probenquerschnitte auf, obwohl die finite Scherverformung von Null im Zentrum der Probe bis zum maximalen Wert an der Peripherie variiert. Neutronentexturmessungen [6] im Probenbereich mit der stärksten Verformung und EBSD-Messungen [7] ergaben für die Polfigur des 0003-Reflexes ein zentrales, elliptisches Maximum nahe dem Pol der Scherebene. Die Höhe des 0003-Maximums nimmt dabei von 8,1 bis 11,2 [m.u.d.] mit steigender Temperatur zu. Der Texturindex bei der 1000°C-Probe steigt im Probenquerschnitt von 1,1 im Zentrum auf 3,8 an der Peripherie. Auf dem peripheren Gürtel der {11-20}-Polfigur befindet sich ein Maximum, das die Orientierung der Scherrichtung angibt. Die {10-14}-Polfigur, die zwei bananenförmige Maxima [8] unterschiedlicher Dichte und Ausdehnung aufweist, lässt auf den Schersinn schließen. Diese Polfiguren stimmen weitgehend mit Polfiguren natürlich verformter Hämatiterze überein.

[1] Rosière, C.A. et al. (2001) J. Struct. Geol. 23, 1429-1440.
[2] Bascou, J., et al. (2002) Earth & Planetary Sci. Let. 198, 77-92.
[3] Siemes, H. et al. (2003) J. Struct. Geol. 25, 1471-1391.
[4] Siemes, H. et al. (2006) Ore Geology Reviews, March 2006 accepted.
[5] Paterson, M.S., Olgaard, D.L. (2000) J. Struct. Geol. 22, 1341-1358.
[6] Jansen, E. et al. (2000) J. Struct. Geol. 22, 1559-1564.
[7] Kunze, K. et al. (1993) Textures & Microstructures 20, 41-54.
[8] Quade, H. (1988) Textures & Microstructures, 8-9, 719-736.