Festigkeit, verformbarkeit und gefügeregelung von anhydrit — experimentelle stauchverformung unter manteldrucken bis 5 kbar bei temperaturen bis 300°C

Tectonophysics, 23 (1974) 105-127 o Elsevier Scientific Publishing Company,

Amsterdam

-

Printed

in The Netherlands

FESTIGKEIT, VERFORMBARKEIT UND GEFOGEREGELUNG VON ANHYDRIT - EXPERIMENTELLE STAUCHVERFORMUNG UNTER MANTELDRUCKEN BIS 5 KBAR BE1 TEMPERATUREN BIS 300” C*

PETER

MULLER

und HEINRICH

SIEMES

Vereinigte Glaswerke, Aachen (Germany) Institut fib Mineralogie und Lagerstiittenlehre,

Technische

Hochschule

Aachen,

Aachen

(Germany) (Akzeptiert

zur Veroffentlichung

am 19. Februar,

1974)

ABSTRACT Miiller, P. and Siemes, H., 1974. Festigkeit, Verformbarkeit und Gefiigeregelung von Anhydrit - Experimentelle Stauchverformung unter Manteldrucken bis 5 kbar bei Temperaturen bis 300” C (Strength, ductility, and preferred orientation of anhydrite Experimental deformation by axial compression under mantle pressure up to 5 kbar and at temperatures up to 300°C). Tectonophysics, 23: 105-127.

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The dependence of strength, ductility, and preferred orientation of polycrystalline anhydrite upon confining pressure (up to 5 kbar), temperature (up to 300°C) and strain (up to 30%) has been evaluated by compression tests. Strength and ductility increase at room temperature with increasing mantle pressure. Up to 1 kbar mantle pressure anhydrite is brittle and failure occurs by tension and shear fractures. Homogeneous flow between 1 and 3 kbar mantle pressure is mostly due to intercrystalline slip which is sensitive to pressure. Beyond the elastic limit the stress-strain curves are nearly horizontal. No preferred orientation develops. Between 3 and 4 kbar mantle pressure the intracrystalline mechanisms become noticeable. The stress-strain curves show weak strain hardening. The (210)planes reveal a weak preferred orientation perpendicular to the axis of compression. With increasing temperature the strength decreases at low strains (< 5 %). Intracrystalline mechanisms become more dominant, because the critical resolved shear stresses are lower with increasing temperature. At high strains (> 15 %) both strength and ductility increase at higher temperatures. At even higher strains, strain hardening ceases once again and the stress-strain curves become nearly horizontal. From that point on preferred orientation is no longer increased. The stress-strain curves differ with the orientation of the specimen axis to the original fabric.

ZUSAMMENFASSUNG In Stauchversuchen an polykristallinem Anhydrit wurde die Abhiingigkeit der Festigkeit, der Verformbarkeit und der Geftigeregelung vom Manteldruck (bis 5 kbar), von der Temperatur (bis 300” C) und vom Verformungsgrad (bis 30%) untersucht. * Frau

Professor

Dr. Doris

Schachna

zum 70. Geburtstag

gewidmet.

106

Festigkeit und Verformbarkeit nehmen bei Raumtemperatur mit steigenden Manteldrucken zu. Bis etwa 1 kbar Manteldruck verhiilt sich der Anhydrit spriide und es treten Trenn. und Verschiebungsbruche auf. Die gleichmassige Fliessverformung bei Manteldrucken iiber 1 kbar erfolgt durch iiberwiegend interkristalline, manteldruckempfindliche Verformungsmechanismen. Die SpannungsVerformungskurven verlaufen nach Uberscbreiten der elastischen Verformung nahezu horizontal. Eine Regelung tritt nicht ein. Ab 3 kbar bis 4 kbar Manteldruck beginnen sich intrakristalline Mechanismen bemerkbar zu machen. Die Spannungs-Verformungskurven weisen eine schwache Verfestigung auf. Durch die eintretende schwache Regelung stellt sich eine (210)-Ebene bevorzugt senkrecht zur Stauchachse ein. Mit steigender Temperatur bei sonst gleichen Bedingungen nimmt die Festigkeit bei geringen Verformungsgraden (< 5%) ab. Die Verformung erfolgt iiberwiegend durch intrakristalline Mechanismen, deren kritische Schubspannungen mit zunehmender Temperatur geringer werden. Die Spannungs-Verformungskurven steigen nach Uberschreiten des elastischen Bereichs starker an als zuvor. Es tritt mit zunehmender Temperatur eine sts’rkere Verfestigung und eine intensivere Einregelung von (210) senkrecht zur Stauchachse ein. Im Bereich hoher Verformungsgrade (> 15%) liegen die Festigkeiten bei hiiheren Temperaturen hoher als bei niedrigen Temperaturen. Bei sehr hohen Verformungsgraden wird die Verfestigung so gross, dass interkristalline Mechanismen die intrakristallinen wieder ablosen. Die Spannungs-Verformungskurven werden wieder flacher und die Zunahme in der Regelung h&t auf. Je nach der- Orientierung der Stauchachse zum Ausgangsgefiige verlaufen die SpannungsVerformungskurven unterschiedlich. Die Abhangigkeit der Verformungsmechanismen vom Manteldruck, Verformungsgrad und der Temperatur wird in einem dreidimensionalen Model1 vorgestellt. EINFUHRUNG

UND PROBLEMSTELLUNG

Das tektonische Verhalten von Salzgesteinen, denen im weiteren Sinne such der Anhydrit zuzurechnen ist, wurde in einer Reihe von Arbeiten mit gefiigekundlichen Untersuchungsmethoden studier%. (Leonhardt, 1930,1937; Lamcke, 1937; Pei Keng Leng, 1945; Goldmann, 1952; Tschoepke und Karl, 1957; Friedrich, 1959; Schwerdtner, 1961, 1964, 1970; Clabaugh, 1962.) Auf tektonische Beanspruchung reagieren Salzgesteine je nach ihrer Fliessfahigkeit unterschiedlich. Unter gleichen Bedingungen nimmt die Verformbarkeit zu in der Reihenfolge: Kalke/Dolomite-Mergel-“trockene” Salztone-Anhydritgesteine-Kieseritgesteine-Steinsalz-Sylvin-C~nallit-Bischofit (Borchert, 1959). Salinare Aufpressungserscheinungen, Fliessvorgtinge und komplizierte Verfaltungen wie such unstetige Formiinderungen, Verwerfungen und Rupturen, prlgen das Gefigebild in allen Masstaben, von der Grosstektonik bis zum innerkristallinen Bereich. Festigkeitsuntersuchungen an Salzgesteinen unter einaxider Belastung wurden von Rinne (1909), Wijhlbier (1931) und Stijcke und Borchert (1936) durchgefiihrt. Handin und Hager (1957, 1958) haben Verformungsversuche an Anhydrit unter Manteldruck und bei erhohten Temperaturen beachrieben. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Wirkung von Manteldruuk und Temperatur auf die Festigkeit, Verformbarkeit und die eintretende Gefiigeregelung. Sie ist ebenso wie die am gleichen Institut enstandenen Arbeiten iYtber Galena von Siemes (1967b), Sphalerit von Saynisch (1967) und Chalkopyrit

107

von Lang (1968) ein experimenteller Beitrag zur Kenntnis von verformten, polykristallinen Mineralen. TECHNIK

DER EXPERIMENTELLEN

der Korngefiigekunde

VERFORMUNG

Zur Durchfiihrung der Versuche steht eine Dreiachsialhochdruckapparatur zur Verfiigung, die auf dem Konstruktionsprinzip von Von Karman (1911) beruht. Der Spannungszustand, der sich erzeugen lasst, ist durch u1 >o, = u3 gekennzeichnet, wobei e1 die achsial wirkende Hauptnormalspannung darstellt, der durch eine hydraulische Presse aufgebracht wird. Der senkrecht zu (51, d.h. radial wirkende Manteldruck (Hauptnormalspannungen u2 = u3 ) wird durch eine Fliissigkeit iibertragen. Das Druckmedium ist Petroleum oder ein Warmeiibertragungsil, das sich bis auf 300°C erhitzen l&St. Der mit Hilfe eines Pumpensystems erreichbare Manteldruck liegt bei etwa maximal 7 kbar, das temperaturbelastbare Warmeiibertragungsol lasst sich wegen seiner hiiheren Viskositat nur bis etwa 3 kbar verwenden. Eine genaue Beschreibung der Versuchsapparatur und eine Erlauterung des Versuchsablaufes ist den Arbeiten Siemes (1967b), Lang (1968) und Miiller (1969) zu entnehmen. Die elektrisch gemessenen Versuchsgrossen, Verschiebung und Last, werden auf einem XY-Schreiber kontinuierlich wahrend des Versuches registriert. Die Auswertung geschieht mit einem Fortran-Rechenprogramm. Unter Beriicksichtigung von Umrechnungsfaktoren und nach Korrektur fiir die elastische Eigenverformung der Versuchsapparatur lasst sich die wahre Spannungs-Verformungskurve ermitteln und ausdrucken. Als weitere zusatzliche Angaben konnen die Probendichte, der Elastizitatsmodul, der elastische und bleibende Anteil der Gesamtverformung sowie die Belastungs- und Verformungsgeschwindigkeit u.a. berechnet werden nach Eingabe der entsprechenden Ausgangsparameter. Die bei der verwendeten Versuchsanordnung zu dieser Zeit nur in engen Grenzen variierbare Verformungsgeschwindigkeit wird fiir alle Versuche mit etwa 0,5 - 10e3 set-’ konstant gehalten. Die zylindrischen Versuchsprobenkijrper werden mittels eines Diamantkernbohrers von 15 mm Innendurchmesser orientiert aus einem grossen Handstiickblock erbohrt und auf das Endmass von 30 mm Lange planparallel geschliffen. WPhrend des Versuches sind die Probenkorper, urn ein Eindringen von Mantelfliissigkeit zu verhindern, von einem diinnwandigen Kupferrohr oder einem Gummischlauch umhullt. AUFNAHMETECHNIK TEXTURMESSUNGEN

UND RECHNERISCHE

AUSWERTUNG

DER

Zur rijntgenographischen Bestimmung der Gefiigeregelung steht ein Texturgoniometer der Fa. Siemens (Nef, 1956) zur Verfiigung. Seine Arbeitsweise

108

beruht auf dem Riickstrahlverfahren nach Schulz (1949), wobei durch eine spiralige Abtastung der Lagenkugel die Intensitatsverteilung einer eingestellten Netzebene gemessen wird. Die rechnerische Auswertung der Texturaufnahmen wurde mit einem Fortran-Programm (Siemes, 1967a, 1970) vorgenommen. Dieses Programm verarbeitet die auf Lochstreifen ausgegebenen Intensitatsmesswerte und druckt eine Polfigur in flachentreuer Lagenkugelprojektion (Schmidt’sches Netz) aus. Texturaufnahmen von gleichorientierten parallelen Schnittebenen eines Handstiickes konnen summiert und gemittelt werden. Aufnahmen von beliebig orientierten Schnitten kijnnen in jede gewiinschte Lage gewazt werden. Fur eine quantitative Auswertung experimentell erzeugter axialsymmetrischer Texturen (= Fasertexturen) bietet sich die Darstellungsform in Intensitatsprofilen an. Hierzu werden die Intensitatsmesswerte llngs eines Spiralumganges von 360” unter Beriicksichtigung eines Wichtefaktors fiir die iiberstrichene Flache gemittelt und als Funktion der dazugehijrigen Poldistanz dargestellt. Die Intensitaten werden normiert, indem sie auf die mittlere Intensitlt einer ungeregelten Probe bezogen werden. Als Mass fur die eingetretene Regelung wird die relative Intensitat bei dem Polwinkel 0” gewtilt. Dieser Regelungsgrad gibt an, wie stark die Maxima bzw. Minima in den Mitten der Polfiguren von der mittleren Intensitlt einer ungeregelten Probe (relative Intensitat = 1) abweichen. Die Auswahl geeigneter Reflexe fir die Texturuntersuchung am Anhydrit erfolgte unter Beriicksichtigung von Intensitlt, Flachenhaufigkeitszahl, evtl. Koinzidenzen und StGrreflexen durch Fremdmineraleinschlisse. Hierbei erwiesen sich der Doppelreflex (002/020) und der (210)-Reflex als sehr gee&net. Die Indizierung dieser Reflexe und aller iibrigen kristallographischen Angaben bezieht sich auf folgende Aufstellung des orthorhombischen Anhydrits: = 6.238 < b, = 6.991 < co = 6.996 (ASTM X-ray data card 6-0226). In der a0 Literatur sind verschiedentlich such andere Aufstellungen der Elementarzelle zugrundegelegt. Die Reflexe wurden mit einer Co-Rohre unter stets gleichbleibenden Einstellbedingungen aufgenommen. EXPERIMENTELLE

STAUCHVERFORMUNG

UND UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE

Im Rahmen einer Dissertation (Miiller, 1969) wurden Anhydritgesteine verschiedenen Ursprungs, unterschiedlicher Ausgangsregelung und Korngrosse untersucht. Im folgenden werden die Versuchsergebnisse an Hand von zwei Versuchsserien (Serie 3 und 4) eriirtert, da sich an diesen Festigkeit, Verformbarkeit und Gefiigeregelung besonders anschaulich darstellen lassen. Die in dieser Arbeit verwendeten Begriffe zur Beschreibung der Verformungsmechanismen und Festigkeitseigenschaften sind weitgehend in Ubereinstimmung mit den Definitionen von Handin und Hager (1957). Probenmaterial

und Ausgangsgefiige

Die Probenkorper

der Versuchsserien

3 und 4 stammen

aus grosseren

Bliicken,

109

die im Tagebau Schimpf am siidwestlichen Harzrand bei Osterode auf der zweiten Abbausohle gesammelt wurden. Der dort aufgeschlossene, teilweise bis zu 200 m machtige Anhydritfels gehijrt stratigraphisch dem Werra-Anhydrit aus dem Zechstein 1 an und bildet die westliche Saumfacies der EichsfeldSchwelle (Herrmann, 1957). Sein Aussehen ist hell graublau, seine Dichte entspricht mit 2,94 g/cm3 fast der theoretischen Dichte fur Anhydrit, die von Robie et al. (1966) mit 2,963 g/cm3 angegeben wird. Im Diinnschliff sieht man leistenformige Korner mit einer Lange von 0,l bis 1 mm und einer Breite von 0,02 bis 0,05 mm. Diese Leisten sind haufig zu grosseren Aggregaten parallel verwachsen, seltener sind rosettenartige und btischelfiirmige Bildungen zu beobachten. Ein feinkorniger Anteil, der meist vollstandig xenomorph-isometrisch ausgebildet ist und 0,05-0,l mm grosse Querschnitte aufweist, ist wahrscheinlich auf ein senkrecht oder schrag zur Langserstreckung geschnittenes Biindel von anders orientierten Leisten zuriickzufuhren. Vereinzelt treten such stengelig begrenzte Blasten von Anhydrit auf. Fremdmineraleinschlisse sind nicht zu finden. Zur Ermittlung der Ausgangsregelung wurden drei aufeinander senkrecht stehende Ebenen S, N und P festgelegt und von jeder Ebene mehrere parallele Scheiben hergestellt. Sowohl fur den (210)- als such fur den (002/020)-Reflex wurden insgesamt 17 Texturaufnahmen gemacht. Durch Aufsummieren der Aufnahmen aus den parallelen Schnitten und Zusammenwalzen der Summendiagramme aus den senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen entstanden je eine vollstandige Polfigur fur den (210)-Reflex und den (002/020)-Doppelreflex. Die Polfigur fur (002/020) in Abb. 1A zeigt vier deutlich getrennte, randliche Maxima, die etwa 90” voneinander entfernt liegen, wohingegen die (210)-Polfigur in Abb. 1B nur ein schwach N-S gelangtes Maximum in der Diagrammitte aufweist. Eine Zuordnung der gemessenen Maxima zu einer Einkristallorientierung stijsst auf die Schwierigkeit, dass bei der Texturmessung (002) und (020) nicht aufgelijst werden kiinnen. Eine mathematische Texturanalyse nach Bunge (1969) oder Roe (1965), wie sie von Baker et al. (1969) auf Quarzit angewendet wurde, konnte hier zum Ziel fiihren. Es miissten dann allerdings vollstandige Polfiguren von mehreren verschiedenen Reflexen vorliegen. Optische Messungen von Ramez (im Druck) zeigen, dass eine Zuordnung, wie in Abb. lC* dargestellt, gewahlt werden muss. Die Proben der Serie 4 wurden senkrecht zur Bezugsflache S und die der Serie 3 senkrecht zur Flache P gebohrt. Die Stauchrichtung liegt daher bei der Serie 4 parallel zu der statistisch bevorzugten Richtung [loo] und bei der Serie 3 parallel zu der statistisch bevorzugten Richtung [ 0101.

*

Diese

Zuordnung

weicht

von der in der Dissertation

Mgller

(1969)

wiedergegebenen

ab.

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beruht auf dem Riickstrahlverfahren nach Schulz (1949), wobei durch eine spiralige Abtastung der Lagenkugel die Intensitatsverteilung einer eingestellten Netzebene gemessen wird. Die rechnerische Auswertung der Texturaufnahmen wurde mit einem Fortran-Programm (Siemes, 1967a, 1970) vorgenommen. DiesesProgramm verarbeitet die auf Lochstreifen ausgegebenen Intensitatsmesswerte und druckt eine Polfigur in flachentreuer Lagenkugelprojektion (Schmidt’sches Netz) aus. Texturaufnahmen von gleichorientierten parallelen Schnittebenen eines Handstiickes konnen summiert und gemittelt werden, Aufnahmen von beliebig orientierten Schnitten kijnnen in jede gewiinschte Lage gew&lzt werden. Fiir eine quantitative Auswertung experimentell erzeugter axialsymmetrischer Texturen (= Fasertexturen) bietet sich die Darstellungsform in Intensitatsprofilen an. Hierzu werden die Intensitatsmesswerte langs eines Spiralumganges von 360” unter Beriicksichtigung eines Wichtefaktors fiir die iiberstrichene Flache gemittelt und als Funktion der dazugehorigen Poldistanz dargestellt. Die IntensitZten werden normiert, indem sie auf die mittlere Intensitat einer ungeregelten Probe bezogen werden. Als Mass fur die eingetretene Regelung wird die relative Intensitat bei dem Polwinkel 0” gewtilt. Dieser Regelungsgrad gibt an, wie stark die Maxima bzw. Minima in den Mitten der Polfiguren von der mittleren Intensitat einer ungeregelten Probe (relative Intensitat = 1) abweichen. Die Auswahl geeigneter Reflexe fiir die Texturuntersuchung am Anhydrit erfolgte unter Beriicksichtigung von Intensitat, Flachenhtiufigkeitszahl, evtl. Koinzidenzen und StGrreflexen durch Fremdmineraleinschlisse. Hierbei erals sehr gee&net. wiesen sich der Doppelreflex (002/020) und der (210)-Reflex Die Indizierung dieser Reflexe und aller tibrigen kristallographischen Angaben bezieht sich auf folgende Aufstellung des orthorhombischen Anhydrits: a, = 6.238 C b, = 6.991 < c, = 6.996 (ASTM X-ray data card 6-0226). In der Literatur sind verschiedentlich such andere Aufstellungen der Elementarzelle zugrundegelegt. Die Reflexe wurden mit einer Co-Rohre unter stets gleichbleibenden Einstellbedingungen aufgenommen. EXPERIMENTELLE

STAUCHVERFORMUNG

UND UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE

Im Rahmen einer Dissertation (Miiller, 1969) wurden Anhydritgesteine verschiedenen Ursprungs, unterschiedlicher Ausgangsregelung und KorngrGsse untersucht. Im folgenden werden die Versuchsergebnisse an Hand von zwei Versuchsserien (Serie 3 und 4) eriirtert, da sich an diesen Festigkeit, Verformbarkeit und Gefiigeregelung besonders anschaulich darstellen lassen. Die in dieser Arbeit verwendeten Begriffe zur Beschreibung der Verformungsmechanismen und Festigkeitseigenschaften sind weitgehend in Ubereinstimmung mit den Definitionen von Handin und Hager (1957). Probenmaterial

und Ausgangsgefiige

Die Probenkorper

der Versuchsserien

3 und 4 stammen

aus grosseren

Blacken,

111

Festigkeit

und Verform barkeit

Die Serie 3 besteht aus 50 Proben, die Serie 4 aus 61 Proben. Von den insgesamt 111 Proben wurde die H%lfte bei Raumtemperatur verformt, die iibrigen bei hoheren Temperaturen meist bei 150 und 300°C. Im allgemeinen wurden jeweils mehrere Versuche unter gleichen Bedingungen gefahren und die erhaltenen Spannungs-Verformungskurven gemittelt. In den Abb. 2A und 2B sind fir je eine gemittelte Kurve die Streubereiche angegeben, in denen die Kurven lagen, die zur Mittelung herangezogen wurden. Ahnliche Streubereiche gelten such fiir die iibrigen Kurven. Spannungs-Verformungskurven

bei 25” C Versuchstemperatur

Die mittlere Bruchfestigkeit der unter Atmosphgrendruck verformten Proben mit 0,72 kbar stimmt mit der bei Dreyer und Borchert (1962) wie such bei Rinne (1909) angegebenen einachsigen Bruchfestigkeit vom 7 55 kp/cm’ ( = 0,74 kbar) fiir einen Anhydrit aus dem Zechstein bei Nordheim gut iiberein. Es treten griffelig-stengelige Trennbriiche parallel zur grossten Hauptspannung auf. Der Verlauf der Spannungs-Verformungskurven erweist sich erwartungsgem%s als manteldruckabhgngig, allerdings etwas unterschiedlich fiir die beiden Serien. Nach einem geradlinigen steilen Anstieg gehen die Kurven stetig allmzhlich vom elastischen Bereich in den Bereich bleibender Form&derung iiber. Die Kurven der Serie 3 steigen im elastischen Bereich weniger steil an als die Kurven der Serie 4. Der ubergang in den Bereich der fliessenden Verformung erfolgt bei der Serie 3 bei hliheren Verformungsgraden als bei der Serie 4 und tritt bei der Serie 3 bei niedrigeren Festigkeiten auf als bei der Serie 4. Im Bereich der bleibenden Verformung steigt fiir beide Kurven etwas unterschiedlich mit wachsendem allseitigen Druck such die zu jedem Verformungsgrad gehiirende Festigkeit stetig an, abgesehen von den Kurven zwischen 0,2 kbar und 1,5 kbar, bei denen induzierte Scherbriiche sinkende axiale Differenzspannungen zur Folge haben. Das Verformungsverhalten bei niedrigen Manteldrucken ist gekennzeichnet durch das Auftreten von Trennund Verschiebungsbriichen, wobei die schwer zu messenden Winkelbetrgge, die die Stauchrichtung und die Normale auf die Scherbruchflgche einschliessen, etwa zwischen 20” und 30” liegen und mit den aus der Mohr’schen Festigkeitshypothese theoretisch ableitbaren Bruchwinkeln teilweise gut iibereinstimmen. Mit wachsendem Manteldruck nimmt der Verformungsgrad bis zum Brucheintritt zu. Die Maxima in den Spannungsverformungskurven mit anschliessendem Abfall in der Festigkeit, verflachen und sind bei 1,5 kbar nur noch in den Einzelkurven schwach zu erkennen. Der Bruchvorgang verschiebt sich von plijtzlichem Verlust der kohtisiven Bindung der EinzelkGrner in der Bruchfltiche, die sich in einem abrupten Spannungsabfall dokumentiert, hin zu einer kaum noch wahrzunehmenden ubergangszone, die ein iiber die ganze Probe verteiltes, wohl kataklastisches Fliessen einleitet.

Verfmnungsgmd /%I

-Y-----m*r

131

113

Der fast horizontale Verlauf der Spannungs-Verformungskurven his 1 kbar Manteldruck bei der Serie 3 und bis 2 kbar bei der Serie 4 sowie das pulvrige Aussehen der verformten Proben, die jedoch den inneren Zusammenhalt der Kristallaggregate nicht verloren haben, sind Anzeichen dafiir, dass sich der Verformungsvorgang auf Korngrenzen, auf Mikrorissen, entlang der sehr guten Spaltbarkeiten des Anhydrits abgespielt hat und durch Reibungsvorgange gekennzeichnet ist. Die Spannungs-Verformungskurven bei 2 kbar Manteldruck der Serie 3 und bei 2,5 bis 3 kbar der Serie 4 zeigen einen leichten Anstieg der Kurven, weisen also eine schwache Verfestigung auf. Manteldrucke von 3 his 4 kbar an aufwarts bewirken eine starkere Verfestigung. Es wurden Verformungsgrade von 28 bis 29% erreicht, ohne dass irgendwelche Briiche auftraten. Dieses Verhalten kennzeichnet den Ubergang von vorherrschendem kataklastischem Fliessen bei niedrigeren Manteldrucken zu echt plastischen Deformationsvorgangen bei hijheren Manteldrucken und Raumtemperatur. Vorwiegend interkristalline Vorgange werden durch intrakristalline Gleitmechanismen abgel&t. Spannungs-Verformungskurven

bis 300°C

Versuchstemperatur

Die Abb. 3A und 3B geben die Spannungs-Verformungskurven der Versuche bei 150” und 300” C wieder. Der Unterschied der Kurven dei Serie 3 und 4 ist ahnlich wie der bei Raumtemperatur. Im elastischen Bereich steigen die Kurven der Serie 3 weniger steil an als die der Serie 4, der Ubergang in die fliessende Verformung bei der Serie 3 erfolgt wiederum bei hoheren Verformungsgraden und bei niedrigeren Festigkeiten als bei der Serie 4. Im Bereich der bleibenden Verformung verlaufen die Kurven der Serie 3 unterhalb der Kurven der Serie 4.

Abb. 2. Gemittelte SpannungsVerformungskurven des Anhydrits. Versuche bei Raumtemperatur. Die Anzahl der zur Mittelung herangezogenen Kurven und der Manteldruck sind an jeder Kurve angegeben. A. Serie 3, Stauchverformung senkrecht zur Bezugsebene P, d.h. senkrecht zur statistisch bevorzugten Ebene (010). Zum Vergleich sind Spannungs-Verformungskurven nach Handin und Hager (1957) eingezeichnet. B. Serie 4, Stauchricntung senkrecht zur Bezugsebene S, d.h. senkrecht zur statistisch bevorzugten Ebene (001). Fig. 2. Mean stress-strain curves of anydrite. Tests at room temperature. The number of curves used to calculate the mean curve and the confining pressure is noted at each curve. A. Series 3, axial compression perpendicular to the reference plane P, i.e. perpendicular to the statistical preferred plane (010). For comparison stress-train curves of anhydrite after Handin and Hager (1957) are shown. B. Series 4, axial compression perpendicular to the reference plane S, i.e. perpendicular to statistical preferred plane (001).

B

5

I5

w

formur&Dd I%1

Abb. 3 Gemittelte Spannungs-Verformungskurven des Anhydrits. Versuche bei 150°C und 3OO’C. Die Anzahl der zur Mittelung herangezogen Kurven und der Manteldruck sind an jeder Kurve angegeben. A. Serie 3, Stauchrichtung senkrecht zur statistisch bevorzugten Ebene (010). Zum Vergleich sind Spannungs-Verformungskurven nach Handin und Hager (1958) eingezeichnet. B. Serie 4, Stauchrichtung senkrecht zur statistisch bevorzugten Ebene (001). Fig. 3. Mean stress-strain curves of anhydrite. Tests at 15O’C and 3OO’C. The number of curves used to calculate the curve and the confining pressure are noted at each curve. A. Series 3, axial compression perpendicular to the statistical preferred plane (010). For comparison stress--strain curves of anhydrite after Handin and Hager (1958) are shown. B. Series 4, axial compression perpendicular to the statistical preferred plane (001).

115

Der Einfluss der Temperatur sol1 an Hand der Abb. 4, die 4 Kurven bei 2 kbar Manteldruck und verschiedenen Temperaturen wiedergibt, erlautert werden. Die Spannungs-Verformungskurve bei 25°C steigt zunachst linear steil an, biegt urn und verlauft oberhalb 5% Verformungsgrad bei einer Festigkeit von 4,45 kbar fast horizontal weiter. Die 75”C-Kurve ist im linearen Bereich etwas weniger steil, schneidet die 25” C-Kurve bei etwa 5% Verformung, biegt stark urn und verlauft bei einer Festigkeit von etwa 5,5 kbar fast horizontal. Die Spannungs-Verformungskurve bei 150°C Versuchstemperatur schneidet die 25”C- und die 75”C-Kurve, wird langsam flacher und ist oberhalb 20% Verformung bei einer Festigkeit von etwa 5,8 kbar ebenfalls fast horizontal verlaufend. Die Spannungs-Verformungskurve bei 300°C Versuchstemperatur ist im linearen Bereich noch flacher als die anderen Kurven. Die Verfestigung nach Oberschreiten dieses Bereichs ist ausgepragter als bei der 150” C-Kurve. Diese wird bei etwa 13% Verformungsgrad geschnitten. Der Kurvenverlauf wird dann flacher, eine vorsichtige Extrapolation der Kurve lasst vermuten, dass sie bei iiber 30% Verformungsgrad und 7 kbar Festigkeit ebenfalls annahernd horizontal verlauft. Die Kurven der Abb. 4 lassen erkennen, dass im Bereich geringer Verformungen (<5%) die Temperaturerhijhung erwartungsgemass zu einer Erniedrigung der Festigkeiten fiihrt. Im Bereich hoher Verformungsgrade (> 15%) (la-

5

10

15

20

25 Verformungsgrad

Abb. 4. Spannungs-Verformungskurven und verschiedenen Versuchstemperaturen.

von Anhydrit

Fig. 4. Stress-strain curves different temperatures.

of the series

of anhydrite

der Serie

[%I

4 bei 2 kbar Manteldruck

4 at 2 kbar confining

pressure

and

gegen tritt durch die Temperaturerhijhung eine Steigerung der Festigkeiten ein. Diese Zusammenhange lassen sich ebenfalls fiir die Versuche an der Serie 3 und die iibrigen Manteldruckstufen aufzeigen. Nicht immer sind die Beziehungen so klar zu erkennen wie bei den Kurven der Abb. 4, da nicht alle Versuche bis zu sehr hohen Verformungsgraden gefahren wurden. Dieses unerwartete Verhalten, dass mit steigender Temperatur die Festigkeiten zunehmen, ist nur durch einen ausgepragten Wechsel in den Deformationsmechanismen zu erklaren. Vornehmlich auf interkristallinem Fliessen beruhende Vorgange bei Raumtemperatur werden durch intrakristalline bei erhijhten Temperaturen abgelost. Als interkristalline Mechanismen werden hier die bereits beschriebenen Bewegungen auf Korngrenzen und Mikrorissen verstanden. Intrakristalline Mechanismen sind Translations- und Zwillingsgleitung. Zur Einleitung und Aufrechterhaltung der Verformung durch die verschiedenen Mechanismen sind unterschiedlich hohe achsiale Differenzspannungen erforderlich. Bei niedrigen Temperaturen sind diese Differenzspannungen fir die interkristallinen Mechanismen niedriger als fur die intrakristallinen, sodass diese Mechanismen bei den 25”C-Versuchen iiberwiegend wirksam werden. Bei hijheren Temperaturen sind die Differenzspannungen zur Einleitung und Aufrechterhaltung der Verformung durch die intrakristallinen Vorgange niedriger als durch die interkristallinen, sodass bei den 75”C- und den 150”CVersuchen der Anteil dieser Mechanismen immer grosser wird und bei den SOO”C-Versuchen iiberwiegt. Die zugehorigen Spannungs-Verformungskurven verlaufen auf Grund der anf%iglich deformationskinetisch relativ leicht einleitbaren Gleitvorgsnge, die sich innerhalb der Probe zunachst auf schubspannungsmassig &nstig gelegene Kristallkijrner beschranken diirften, zunachst flacher. Im weiteren Verlauf der Verformung verfestigen sich die aktiven Gleitmechanismen durch Auflaufen und Aufstau von Versetzungen, wie das von Metallverformungen her bekannt ist, und die Spannungs-Verformungskwven der jeweils hijheren Temperaturstufe schneiden die Kurven der jeweils niedrigeren Temperaturstufe. Der bei hoheren Verformungsgraden eintretende fast horizontale Verlauf der Kurven deutet auf eine Beendigung der intrakristallinen Verformungsvorgange und ein Einsetzen von interkristallinen Mechanismen hin. Ein Modell, das sowohl das ungewijhnliche Verhalten fur die Festigkeit als such die Gefiigeregelung beriicksichtigt und in einen Zusammenhang mit der Versuchstemperatur stellt, wird in einem der folgenden Abschnitte aufgestellt und erijrtert. Auswirkungen durch Rekristallisationsvorggnge auf das Festigkeitsverhalten wie such auf die Gefiigeregelung sind fur die Versuchsbedingungen dieser Arbeit nicht zu erwarten. Untersuchungen an Anhydritpulver (Golusda, 1939; Buerger und Washken, 1947) weisen auf eine Rekristallisationsbereitschaft namlich erst ab iiber 600°C hin. TEXTURUNTERSUCHUNGEN

AN EXPERIMENTELL

VERFORMTEN

PROBEN

Die in den Abb. 5 und 6 dargestellten Polfiguren des (210)-Reflexes zeigen in der Mitte ein Maximum, das durch die Einregelung einer (210)-Netzebene

Abb. 5. Polfiguren des (210)Reflexes 4. Versuche bei Raumtemperatur. A. Probe 4-2, Verformungsgrad 24,6% grad 28,5% bei 5 kbar Manteldruck.

von experimentell

verformtem

bei 3 kbar Manteldruck.

Anhydrit

B. Probe

4-17,

der Serie Verformungs-

Fig. 5. Pole figures of the (210)reflection of experimentally deformed anhydrite of the series 4. Tests at room temperature. A. Specimen 4-2 strained to 24.6% at 3 kbar confining pressure. B. Specimen 4-1’7 strained to 28.5% at 5 kbar confining pressure.

senkrecht zur Stauchachse zustande kommt. Dementsprechend muss in der Polfigur des (002/020)-Doppelreflexes aus kristallgeometrischen Griinden ein Minimum der Intensitat auftreten, wie das such aus der Polfigur der Abb. 7 zu ersehen ist. Die axiale Symmetrie der Texturen (Fasertexturen) erlaubt es, diese in Form von gemittelten Intensitatsprofilen (Abb. 8 und 9) darzustellen. Die idealen Winkelbeziehungen dieser Fasertextur sind in Abb. 10 wiedergegeben. Die unter einer Poldistanz von 48,l” zu erwartende Kleinkreisbesetzung deutet sich in den Intensitatsprafilen der Abb. 8A und 9 schwach an.

Abb.

6A. Abb.

Fig. 6A. Figs.

6B und 6C auf S. 118. 6B and 6C on p. 118.

118

Abb, 6. Pnlfiguren des (XLQ)-Reflexes V&I lexperimentell w&vPormtem Anhydrit der Serie 4. Versuchrs bei 3OO’C und 9 kbar Manteldruck. A. Probe 4.99, Verformungsgrad 7,5%. B, Prdbe 4-96, Vert’cJrmungsgrad 19,3Q. C. Probe 4-93, Vwformungsgrad 2d,35&

119

1,5-

0.6-1

10

20

Abb. 8. Gemittelte des (210)Reflexes.

.

30

40

50

60

.

-

70 BcI 90 Wdista I-!2 ( 3

0

10

M

Intensitatsprofile der Polfiguren der Abb. 5-7. B. Profile der Polfiguren des (002/020)-Reflexes.

Fig. 8. Mean intensity profiles figures of the (210)reflection.

30

40

50

B

A. Profile

60

70 80 Poldtstan;

der Polfiguren

of the pole figures of the Figs. 5-7. A. Profiles of the pole B. Profiles of the pole figures of the (002/020)-reflection.

In den Abb. 8 und 9 ist das Minimum des (002/020)-Doppelreflexes ebenso wie die Kleinkreisbesetzung bei einer Poldistanz von 56,7” fur den (020)-Reflex fur die hiiher verformten Proben gut zu erkennen. Die Grosskreisbesetzung bei der Poldistanz 93” fiir den (002)-Refle;; liegt im nicht erfassten Teil der Texturaufnahmen. Die wiedergegebenen Polfiguren der Abb. 5 bis 7 und die Intensittitsprofile der Abb. 8 und 9 stellen eine kleine Auswahl dar, urn: (1) den Einfluss des Manteldrucks auf die Gefiigeregelung bei gleichem Verformungsgrad und Raumtemperatur (Proben 4-2, 4-1.7 in Abb. 8); (2) die Abhangigkeit der Gefiigeregelung vom Verformungsgrad bei konstantem Manteldruck und konstanter Temperatur (Proben 4-99, 4-93, 4-96 in Abb. 8); und (3) die Abhangigkeit der Gefiigeregelung von der Temperatur bei gleichem Verformungsgrad und gleichem Manteldruck (Proben 4-25, 4-84, 4-82, 4-83 in Abb. 9) aufzuzeigen.

120

Verformungen bei Raumtemperatur und niedrigen Manteldrucken bewirken keine nachweisbare, neue Gefiigeregelung, wie das an der Polfigur der Probe 4-2 (Abb. 5A) und den zugehorigen Intensitatsprofilen (Abb. 9A,B) abzulesen ist. Diese Probe wurde bei 3 kbar Manteldruck 27,6% verformt. Erst bei sehr hohen Manteldrucken (5 kbar) tritt eine deutliche, experimentell erzeugte Gefiigeregelung ein, wie das an der Polfigur der Probe 4-17 (Abb. 5B) und den zugehijrigen Intensitatsprofilen (Abb. 8A, B) zu erkennen ist. Die Gefiigemessungen bestatigen die vorher gemachten Aussagen, dass bei Raumtemperatur als Verformungsmechanismen tiberwiegend interkristalline Vorgange eine Rolle spielen. Die (210)- und (002/020)-Texturaufnahmen (Abb. 6 und 7) und die zugehijrigen Intensitlitsprofile (Abb. 8A,B) der Proben, die bei 3 kbar Manteldruck und 300°C 7,5%, 19,3% und 24,3% verformt wurden, zeigen deutlich die Herausbildung der Fasertextur in Abhangigkeit vom Verformungsgrad. Schon bei 75% Verformung erreicht das (210)-Maximum eine relative Intensitat von 1,7. Bei 19,3% Verformungsgrad geht dieses Maximum auf eine relative Intensitatvon 2.85 und verandert sich dann bei hijheren Verformungsgraden kaum noch. Die rijntgenographischen Gefiigemessungen bestatigen die vorher gemachten Aussagen, dass bei erhiihten Temperaturen zunachst iiberwiegend intrakristalline Mechanismen wirksam werden, die bei hohen Verformungsgraden durch interkristalline abgelijst werden, die keine Gefiigeregelung bewirken. Die (X0)- und (002/020)-Intensitatsprofile der Abb. 10 lassen erkennen, dass mit zunehmender Temperatur bei sonst gleichen Bedingungen (2 kbar Manteldruck, 20% Verformung) die Regelung ebenfalls zunimmt. Die Temperaturerhbhung bewirkt eine Erniedrigung der kritischen Schubspannung zur Einleitung und Aufrechterhaltung der intrakristallinen Verformungsmechanismen. Der Volumenanteil der durch intrakristalline Mechanismen eingeregelten Kristallite nimmt daher mit steigender Temperatur zu. Die Geftigemessungen an Proben der Serie 3 fiihren zu den gleichen Aussagen, wie sie fiir die Serie 4 gemacht wurden. Durch mikroskopische U-Tischmessungen an verformten Proben der Serie 3 konnten die beschriebenen Deformationsmechanismen und die riintgenographisch gemessenen Regelungen best+@ werden (Ramez, im Druck). Die bereits von Mtigge (1898), Johnsen (1918) und Veit (1922) beschriebenen Translations- und Zwillingsgesetze konnten durch Ramez (im Druck) zum Teil ergCnzt oder berichtigt werden, sodass nunmehr folgende Gleitungen bekannt sind: Translationsgleitung Translationsgleitung

T T

= (001) = (012)

Zwillungsgleitung

K1 = (101)

= [OlO] t = [i%] und [ 1211 Gleitsinn positiv, d.h. nur in Richtung auf [OOl] zu. NI = [x01] Gleitsinn negativ, d.h. nur von [ 0011 weggerichtet. t

121

Die Probenorientierung zum Ausgangsgefiige (Abb. 1) macht die Unterschiede in den Spannungsverformungskurven der Serien 3 und 4 verstandlich. Die Proben der Serie 4, die parallel zur statist&h vorherrschenden Richtung [ 1001 gebohrt wurden, sind ungiinstiger zu den Gleitmechanismen orientiert als die Proben der Serie 3, die parallel zur statistisch vorherrschenden Richtung [OlO] angeordnet sind. Die Spannungs-Verformungskurven der Serie 3 verlaufen daher bei niedrigeren Festigkeiten als die der Serie 4.

01 0

10

20

30

40

50

60

70

80

Abb. 9. Gemittelte Intensit’atsprofile des (210) und des (002/020)-Reflexes von Proben, die bei 3 kbar Manteldruck bei Temperaturen von 25, 75, 150 und 3OO’C etwa 20% verformt wurden. Fig. 9. Mean intensity profiles of the (210) and (002/020)-reflections of specimens are strained to 20% at 3 kbar confining pressure at 25, 15, 150, and 300°C.

which

Abb. 10. Ideale Winkelbeziehungen fur eine axialsymmetrische senkrecht zur Stauchachse (Fasertextur). Fig. 10. Ideal angular relationships for an axisymmetric preferred perpendicular to the axis of compression (fibre texture).

Einregelung

orientation

MODELL UBER DEN ABLAUF DER VERFORMUNG IN ABHANGIGKEIT MANTELDRUCK, TEMPERATUR UND VERFORMUNGSGRAD

von (210)

with (210)

VON

Der polykristalline Anhydrit zeigt bei der experimentellen Stauchverformung ein ungewijhnliches Verhalten in Hinblick auf Festigkeit und Gefiigeregelung. Bei Raumtemperatur verlaufen die Spannungs-Verformungskurven im Bereich der fliessenden Verformung fast horizontal und die verformten Proben zeigen keine Anzeichen einer experimentell erzeugten Gefiigeregelung. Erst bei sehr hohen Manteldrucken kommt es zu einer schwachen Regelung, die mit einem steileren Anstieg der Spannungs-Verformungskurven korrespondiert. Unerwartet ist das sehr vie1 starkere Verfestigungsverhalten bei Temperaturerhohung, das einhergeht mit einer deutlichen Regelung. Bei hohen Verformungsgraden tritt jedoch eine erneute Verflachung der Spannungs-Verformungskurven ein und ein Stillstand in der Regelung ist zu beobachten. Die nachstehende Modellvorstellung betrachtet diese Ergebnisse unter einem gemeinsamen Gesichtspunkt. Das eigenartige Verhalten von Anhydrit kann mit einem Wechsel im Deformationsmechanismus von iiberwiegend interkristallinen zu intrakristallinen Vorgangen erklart werden. Voraussetzungen

fzir das Model1

Es ist seit langem bekannt (Haasen und Lawson, 1958), dass Verformungsvorglnge, die ausschliesslich auf Translation oder Zwillingsgleitung beruhen, nur in sehr geringem Mass in ihrem Spannungs-Verformungsverhalten auf eine

123

Erhijhung des allseitigen Druckes reagieren. Massgebend fur die Einleitung von Deformationsvorgangen im Kristall ist das Erreichen eines kritischen Wertes fiir die Schubspannung auf den aktiven Gleitsystemen und nicht die Hohe der Normalkomponente der angelegten Spannung. Die Hijhe der kritischen Schubspannung ist allerdings temperaturabhangig und fallt mit steigender Temperatur. Im Gegensatz dazu erweist sich Fliessen, das auf interkristallinen Vorgangen beruht, als sehr sensitiv auf Manteldruckfinderungen (Bridgman, 1952). Eine gewisse Temperaturabhsngigkeit kann man aus den Kurven der Abb. 4 ablesen, mit zunehmender Temperatur schwenken die Spannungs-Verformungskurven bei jeweils hijheren axialen Differenzspannungen in den fast horizontalen Verlauf ein. Der Verformungsgrad hat insofern einen Einfluss auf intrakristalline Vorgange, als sich die Schubspannung in den aktiven Gleitsystemen zur Aufrechterhaltung der Verformung mit steigendem Verformungsgrad erhoht. Die Ursache ist einmal in einer Verfestigung der Systeme durch Aufstau von Versetzungen zu suchen oder such in einer gittergeometrisch bedingten Verfestigung. Solch eine Verfestigung erfolgt dadurch, dass sich die Gleitebenen - das trifft in erster Linie auf niedrigsymmetrische Systeme zu - durch Rotation senkrecht zur grossten Hauptspannung einzustellen versuchen. Bei interkristallinen Vorgangen sind mit steigendem Verformungsgrad nur sehr geringfiigige Erhijhungen der axialen Differenzspannungen erforderlich, wie alle Spannungs-Verformungskurven bei 25” C und niedrigen Manteldrucken zeigen. Beschreibung

des Modells

Die in Abb. 11 wiedergegebene Skizze sol1 die Modellvorstellung der Verformung von Anhydrit veranschaulichen. Sie ist dreidimensional zu betrachten, wobei auf der x-Achse der Manteldruck, auf der nach hinten fuhrenden y-Achse der Verformungsgrad und auf der nach oben verlaufenden z-Achse die erforderlithe Mindestspannung zur Einleitung von Deformationsvorgangen aufgetragen ist. Das dargestellte Volumen sol1 dabei nur die im Versuch erreichten Manteldrucke und Verformungsgrade umfassen. In diesem raumlichen Koordinatennetz liegen zwei sich schneidende F&hen. Die stark umrandete und punktierte Ebene gibt die idealisierten, rein vom Manteldruck abhangigen Mindestspannungen wieder, die zur Einleitung von interkristallinen Vorgangen notwendig sind. Diese geneigte Ebene, die im folgenden kurz “interkristalline Ebene” genannt wird, wird durch eine zweite Flache geschnitten. Auf dieser Grenzflache liegen alle kritischen Schubspannungswerte, die fur die verschiedenen Versuchsbedingungen zur Einleitung bzw. Aufrechterhaltung intrakristalliner VorgZnge erreicht sein mussen. Sie ist schaufelfijrmig nach oben gebogen und spiegelt durch ihre Kriimmung die Verfestigung der aktiven Gleitsysteme im Zuge der Verformung wieder. Diese “intrakristalline Flache” ist stark von der Versuchtstemperatur abhangig und gilt in der Skizze fir etwa 300” C. Sinkende Temperaturen bedingen hohere kritische Schubspannungen, die intrakristalline Flache verschiebt sich nach oben, wie das fur 25°C Versuchstemperatur gestrichelt dargestellt ist. Die interkristalline Flache kbnnte

124

entsprechend der angegebenen Temperaturabhangigkeit etwas anders im Raume liegen als die eingezeichnete. Der schaufelformig gekriimmte Bereich ist in Richtung auf hijhere Verformungsgrade hin stark ausgelangt. Fur 300” C hisst sich der Ablauf der Verformung an polykristallinem Anhydrit wie folgt beschreiben: uber den gesamten Verformungsgradbereich bei Manteldrucken bis zu etwa 0,5 kbar kommt es vorwiegend zu interkristallinem Fliessen, ohne dass eine Gefiigeregelung eintritt. Ab etwa 0,5 kbar Manteldruck schneidet die interkristalline Ebene die intrakristalline Fltiche, sodass von hier an interkristalline Gleitvorglnge sich leichter verwirklichen lassen und iiberwiegen. Es tritt eine starke Gefiigeregelung ein, die sich als Fasertextur mit (210) senkrecht zur Stauchachse bemerkbar macht. Mit zunehmender Verformung kommt es zu einer Verfestigung der aktiven Gleitsystme, sodass bei hijheren Verformungsgraden wieder interkritalline Vorgange einsetzen. Die Schnittlinie von interkristalliner Ebene und intrakristalliner FRiche verlauft bogenfijrmig und zeigt an, dass bei verschiedenen Manteldrucken der Einsatz der interkristallinen Vorgange bei unterschiedlichen Verformungsgraden beginnt. Die

Abb. 11. RPumliches Modell, das die Abhangigkeit der Verformungsmechanismen von Manteldruck, Verformungsgrad und Temperatur zeigt, die bei der Verformung von Anhydrit wirksam werden. Fig. 11. Three-dimensional model which shows the dependence of the modes of deformation mechanism of anhydrite upon confining pressure, strain, and temperature.

125

Einregelung von (210) senkrecht zur Stauchachse nimmt nicht mehr weiter zu. Die relative Intensitat des (210)-Maximums in den Gefiigediagrammen ist ein Mass fiir die mit Verfestigung verkniipften intrakristallinen Verformungsvorgange .

Bei einer Versuchstemperatur von 25” C kommt es erst bei Manteldruc’uen ab 3 bis 4 kbar zu merklichen intrakristallinen Vorgangen, die mit einer schwachen Gefiigeregelung einhergehen. Die geringe relative Intensitat des (210)-Maximums in den zugehorigen Polfiguren zeigt, dass interkristalline und intrakristalline Mechanismen nebeneinander ablaufen. ANERKENNUNGEN

Frau Prof. Dr. D. Schachner danken wir fur Interesse an der Arbeit und die gern gewahrten Ratschlage und Unterstiitzungen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fijrderte die Arbeit durch verschiedene Sachbeihilfen. Den Mitarbeitern des Institutes, besonders aber denen der mechanischen Werkstatt, sei fur ihre zahlreichen Hilfeleistungen gedankt. Fur das Probenmaterial bedanken wir uns bei der Betriebsleitung des Tagebaus Schimpf in Osterode/Harz. Fiir die Beratung bei der Auswahl der Stable zur Anfertigung der Versuchsapparatur fur hohere Temperaturen und die kostenlose Bereitstellung des Materials danken wir den Deutschen Edelstahlwerken, Krefeld. Die Berechnungen wurden auf der CD 6400 des Rechenzentrums der Technischen Hochschule Aachen ausgefuhrt. LITERATURVERZEICHNIS Baker, D.W., Wenk, H.R. und Christie, J.M., 1969. X-ray analysis of preferred orientation in fine-grained quartz aggregates. J. Geol., 77: 144-172. Borchert, H., 1959. Ozeane Salzlagerstltten. Borntraeger, Berlin, 237 pp. Bridgman, P.W., 1952. Studies on Large Plastic Flow and Fracture. McGraw-Hill, New York, 362 pp. Buerger, Bunge,

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