Zusammenfassung
Eine Anzahl von Marmoren aus der Sierra Alhamilla (Spanien), intensiv deformiert unter natürlichen Bedingungen bei ca. 300° C, zeigt ausgeprägte Variationen in Mikrostruktur und Gefüge. Es kann gezeigt werden, daß die Entwicklung von bevorzugten Kristallorientierungen und Formanisotropien im Korngefüge erheblich von der rekristallisierten Korngröße abhängt. Dies wird als Ausdruck der relativen Aktivität verschiedener Deformationsmechanismen interpretiert. Superplastizität scheint eine relativ scharf definierte Obergrenze für Korngrößen von 10–15 /sm zu besitzen. Im Bereich des Potenzgesetz-Fließens wird die Verformung feinkörniger Aggregate wahrscheinlich von Diffusion, die von grobkörnigen von Dislokationsmechanismen bestimmt. Der Übergangsbereich zwischen beiden Mechanismen umfaßt einen Korngrößenunterschied von etwa 30 µ.
Abstract
A suite of marble specimens from the Sierra Alhamilla (Spain), deformed to large strains under natural conditions at about 300° C shows distinct variations in microstructure and fabrics. It can be demonstrated that the development of crystallographic preferred orientations and grain shape fabrics are strongly dependent on recrystallized grain size. This is interpreted to reflect the relative importance of various deformational mechanisms. Superplasticity seems to have a sharp upper grain size limit at 10–15 /smm. Within the power law creep regime, deformation in fine grained aggregates is probably dominated by diffusional, in coarser ones by dislocation mechanisms. The transition is a gradual one, and may span a grain size range of 30 /sm.
Résumé
Une série d'échantillons de marbres de la Sierra Alhamilla (Espagne), fortement déformés sous des conditions naturelles de 300° C, montre des variations distinctes de microstructure et de texture. On peut démontrer que la formation des orientations préférentielles cristallographiques et de l'aplatissement des grains dépend clairement des dimensions des grains recristallisés. Ceci est interpreté a comme le reflet de l'importance relative de plusieurs mécanismes de déformation. Il apparaît, que le domaine de superplasticité a une limite bien definie a 10–15 /smm. Dans le domaine du fluage en σn, la déformation des aggrégats fins semble être dominée par des mécanismes de diffusion, et des aggregats de grande taille par des mećanismes de dislocation. La transition est graduelle, et peut comprendre un intervalle dimensionel des grains de 30 /smm.
Краткое содержание
Были исследованы мра моры из района Сиерра Алгамилла (Испания). На основании изучения и х микроструктуры и ст роения считают, что их деформ ация происходила при прим ерно 300 °С. Установили, ч то образование и ориентация их криста ллов, а также анизотро пия форм в структуре зерен зависят в большей мер е от гранулометричес кого состава перекристал лизованного минерала. Это явление объясняют тем, что зде сь действовали различн ые механизмы деформаци и. Пластичность их, каж ется, ограничена гранулом етрическим составом и лежит в раз мерности зерен между 10 и 15 микрон (верхняя граница). В области дей ствительности закон а ползучести материал а преобразование мелкозернистых аггр егатов предопределя ется, вероятно, процессами диффузии, а грубозерн истых-механизмами ди слокации. Переходная зона между обоими механиз мами, вероятно, лежит в размерности 30 микрон.
References
Ashby, M. F., &Verall, R. A.: Diffusion accommodated flow and superplasticity. - Acta Metall.,21, 149–163, 1973.
Behrmann, J. H. &Platt, J. P.: Sense of nappe emplacement from quartz c-axis fabrics; an example from the Betic Cordilleras (Spain). - Earth and Planet. Sci. Lett.,59, 208–215, 1982.
Bickle, M. J. &Powell, R.: Calcite-dolomite geothermometry from iron-bearing carbonates. - Contr. Mineral. Petrol.,59, 281–292, 1977.
Coble, R. L.: A model for boundary diffusion controlled creep in polycrystalline materials. - J. Appl. Phys.,34, 1679–1682, 1963.
Edington, J. W., Melton, K. N. &Cutler, C. P.: Superplasticity. - Progr. Mater. Sci.,21, 63–170, 1976.
Egeler, C. G. &Simon, O. J.: Sur la tectonique de la Zone Bétique (Cordillères Bétiques, Espagne). - Verh. Kon. Ned. Akad. Wetensch.,25, 90 pp., 1969.
Escher, A. &Watterson, J.: Stretching fabrics, folds and crustal shortening. - Tectonophysics,22, 223–231, 1974.
Handin, J. W. &Griggs, D. T.: Deformation of Yule marble. Part II: predicted fabric changes. - Geol. Soc. Amer. Bull.,62, 863–886, 1951.
Heard, H. C. &Raleigh, C. B.: Steady state flow in marble at 500° to 800° C. - Geol. Soc. Amer. Bull.,83, 935–956, 1972.
Honeycombe, R. W. K.: The plastic deformation of metals. - Arnold, London, 477 pp., 1968.
Kern, H.: Dreiaxiale Verformungen an Solnhofener Kalkstein im Temperaturbereich von 20°-650° C. Rö ntgenographische Gefügeuntersuchungen mit dem Texturgoniometer. - Contr. Mineral. Petrol.,31, 39–66, 1971.
Lister, G. S.: Texture transitions in plastically deformed calcite rocks. In: G. Gottstein & K.Lücke (ed.). Textures of materials, Springer Verlag, 199–210, 1978.
Means, W. D., Horbs, B. E., Lister, G. S. &Williams, P. F.: Vorticity and noncoaxiality in progressive deformation. - J. Struct. Geol.,2, 371–378, 1980.
Nicolas, A. &Poirier, J. P.: Crystalline plasticity and solid state flow in metamorphic rocks. - Wiley, London, 444 pp., 1976.
Olsson, W. A.: Grain size dependence of yield stress in marble. - J. Geophys. Res.,79, 4859–4862, 1974.
Platt, J. P.: The emplacement of fold nappe, Betic orogen, Southern Spain. - Geology,10, 97–102, 1982.
Rutter, E. H.: The kinetics of rock deformation by pressure solution. - Phil. Trans. Roy. Soc. Lond. A,283, 203–219, 1976.
Rutter, E. H. &Rusbridge, M.: The effect of non-coaxial strain paths on crystallographic preferred orientation development in the experimental deformation of a marble. - Tectonophysics,39, 73–86, 1977.
Sander, B.: An introduction to the study of fabrics of geological bodies. - Pergamon, Oxford, 641 pp., 1970.
Schmid, S. M., Boland, J. N. &Paterson, M. S.: Superplastic flow in finegrained limestone. - Tectonophysics,43, 257–291, 1977.
Schmid, S. M., Paterson, M. S. &Boland, J. N.: High temperature flow and dynamic recrystallization in Carrara marble. - Tectonophysics,65, 245–280, 1979.
Schmid, S. M.,Casey, M. &Starkey, J.: The microfabric of calcite tectonites from the Helvetic Nappes (Swiss Alps). - In: McClay, K. R. & Price, N. J. (eds.), Thrust and nappe tectonics: Geol. Soc. Lond. Spec. Publ.9, 151–158, 1981.
Siddans, A. W. B.: Deformed rocks and their textures. - Phil. Trans. Roy. Soc. London A,283, 43–54, 1976.
Spiers, C. J.: Evidence for slip on r and f in the positive sense in deformed calcite single crystals. - In R. G. Park (ed.), Report on the Tectonic Studies Group A. G. M., Keele. J. Struct. Geol.,3, 185–195, 1981.
Torres-Roldan, R. L.: The tectonic subdivision of the Betic zone (Betic Cordilleras, southern Spain): its significance and one possible geotectonic scenario for the westernmost alpine belt. - Am. J. Sci.,279, 19–52, 1979.
Turner, F. J., Griggs, D. T. &Heard, H. C.: Experimental deformation of calcite crystals. - Geol. Soc. Amer. Bull.,65, 883–934, 1954.
Turner, F. J. &Weiss, L. E.: Structural analysis of metamorphic tectonites. - McGraw-Hill, New York 545 pp., 1963.
Vernon, R. H.: Optical microstructure of partly recrystallized calcite in some naturally deformed marbles. - Tectonophysics,78, 601–612, 1981.
Wenk, H. R., Trommsdorff, V. &Baker, D. W.: Inverse pole figures of two carbonate fabrics. - Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt.,48, 467–470, 1968.
Wenk, H. R., Venkitasubramanyan, C. S. &Baker, D. W.: Preferred orientation in experimentally deformed limestone. - Contr. Mineral. Petrol.,38, 81–114, 1973.
Williams, P. F.: Relationships between axial-plane foliations and strain. - Tectonophysics,30, 181–196, 1976.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Behrmann, J.H. Microstructure and fabric transitions in calcite tectonites from the Sierra Alhamilla (Spain). Geol Rundsch 72, 605–618 (1983). https://doi.org/10.1007/BF01822084
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01822084