Perlitic textures in silica-rich rocks: Reevaluation of volcanological and glass technical models and their relevance for petroleum geology

Titel in Übersetzung: Perlitische Texturen in siliziumreichen Gesteinen: Neuevaluierung vulkanologischer und glastechnischer Modelle und deren erdölgeologische Relevanz

Verena Meier

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Perlite sind vulkanische Gläser mit rhyolithischer Zusammensetzung, die gekrümmte Bruchstrukturen enthalten. Um einen detaillierteren Einblick in damit verbundene Mikrostrukturen, Texturen und Mechanismen zu erhalten, die die Bildung von Bruchnetzwerken in vulkanischem Glas steuern, stützt sich diese Studie auf eine Kombination aus vulkanologischen und glastechnischen Modellen, die durch stochastische Bildanalysen unterstützt wird. Die Forschung basiert auf methodischen Untersuchungen von 35 Gesteinsproben von 24 verschiedenen Orten (Amerika, Eurasien und Afrika) unterschiedlichen geologischen Alters, um ein breites Spektrum an Texturvariationen abzudecken. Durch den Prozess der Perlitisierung entsteht ein charakteristisches dreidimensionales Kluftnetzwerk, das nur in Gesteinen mit erhöhten H2O-Gehalten zu finden ist. Verwandte Studien zu rhyolithischen Texturen sind spärlich und es wird diskutiert, ob sich perlitische Brüche nur durch Hydratation oder aufgrund thermischer Belastung vor der Hydratation bilden. Die dreidimensionale Geometrie des Bruchnetzes wurde durch Computertomographie-Messungen nachgewiesen und deutet auf ein 3D-(Paläo-)Stressfeld hin. Weitere Untersuchungen am Bruchnetzwerk zeigen, dass perlitische Risse sekundär entstehen und immer von primären sublinearen Abschreckbrüchen begleitet werden. Es wurde außerdem festgestellt, dass die Rissausbreitung bei alten Proben und Ignimbriten, aufgrund längerer Zeitspannen für die Rissausbreitung und die Verdichtung des Glases selbst, weiter fortgeschritten ist. Die Rissausbreitung wird durch die Anwesenheit von H2O unterstützt und nimmt mit der Zeit zu, wobei bestimmte Proben mehrere Generationen perlitischer Brüche aufweisen. Neben der Durchlichtmikroskopie umfasst die Studie Elektronenmikrosonden- und Thermoanalysetechniken (DSC/TG-Analyse), um Einblicke in die Zusammensetzung und Mobilität von Fluiden und Elementen zu gewinnen. Vorkänozoische vollständig hydratisierte Proben zeigen keine Schwankungen des Flüssigkeitsgehalts, jedoch kann Auslaugung bzw. Anreicherung von Alkalien entlang des Kluftnetzwerkes beobachtet werden, während jüngere Proben mit unausgeglichenem Wassergehalt eine unvollständige Hydratation anzeigen, was einen direkten Zusammenhang zwischen Alkalimobilität und Hydratation verdeutlicht. Perlitisierung ist weit verbreitet in rhyolithischen Lagerstätten und die Brüche stellen häufig einen wichtigen Teil der Gesamtporosität dar. Porositäts- und Permeabilitätsmessungen zeigen, dass die Poreneigenschaften durch postvulkanische Umwandlungsprozesse bei niedrigen Temperaturen, insbesondere in präkänozoischen Proben, entweder verbessert oder verschlechtert werden können. Es wurde festgestellt, dass sich perlitische Brüche durch Thermoschock bei Temperaturen knapp unterhalb der Glasübergangstemperatur bilden können. Die Rissausbreitung und die Entstehung späterer Generationen von abgerundeten Brüchen ist höchstwahrscheinlich mit Dehnung verbunden, die durch die fortsetzende Hydratation des Glases induziert wird.
Titel in ÜbersetzungPerlitische Texturen in siliziumreichen Gesteinen: Neuevaluierung vulkanologischer und glastechnischer Modelle und deren erdölgeologische Relevanz
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Breitkreuz, Christoph, Betreuer (extern), Externe Person
  • Groß, Doris, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung8 Apr. 2022
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2022

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • vulkanische Gläser
  • Bruchsysteme
  • Rissnetzwerke
  • perlitische Brüche
  • Reservoir Charakterisierung
  • Thermo Shock
  • Abkühlrisse
  • Bruchentstehung
  • Bruchausbreitung

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