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nur auf Ionen-, sondern auch auf Isotopendif-
fusion anwendbar. Die Abhängigkeit von der
Zeit steckt im zweiten Fick'schen Gesetz
d
C
/d
t
=
D
·d
2
C
/d
x
2
,
dasbesagt,dassdieKurvatureinesDiffusions-
profils (dies ist die zweite Ableitung nach dem
Ort
x
) die zeitliche Änderung der Konzentra-
tion bedingt.
Zusammengefasst besagt das Ficksche Gesetz,
dass Diffusion immer versuchen wird, vorhan-
dene Konzentrationsgradienten auszugleichen
bzw. in einen thermodynamisch stabilen Zu-
stand zu überführen. Dies steckt in dem Minus-
zeichen, das andeutet, dass der Fluss immer
von der höheren zur niedrigeren Konzentration
stattfindet. Das zweite Ficksche Gesetz stellt
fest, dass ein nicht-linearer Konzentrationsgra-
dient auch einen Fluß, eine zeitliche Änderung
der Konzentration, zur Folge hat. Dass Un-
gleichgewicht und daher auch Diffusion ohne
Änderung irgendwelcher chemischer Parame-
ter, sondern nur durch Änderung z. B. der Tem-
peratur entstehen kann, wird in Kasten 2.14
behandelt. Typische Diffusionskoeffizienten
D
liegen in Gasen bei etwa 1 cm
2
/s, in Flüssigkei-
ten um 10
-5
cm
2
/s und in Mineralen meist zwi-
schen 10
-10
und 10
-20
cm
2
/s.
Wie funktioniert nun die
intragranulare Diffu-
sion
(auch Volumendiffusion genannt) in Fest-
stoffen? Zunächst ist es sicher einleuchtend,
dass neben den oben genannten Abhängigkei-
ten noch die Struktur der Minerale (sind Ka-
näle, größere Hohlräume oder Strukturdefekte
vorhanden? Gibt es locker gepackte Schichten?)
und die Größe des jeweils betrachteten Ionen
eine Rolle spielen. Diese Abhängigkeiten sind
in dem
D
° des Fickschen Gesetzes versteckt.
Kleine Ionenradien, hohe Temperaturen und
insbesondere das Vorhandensein von lockeren
Strukturen (Kanäle wie in den Ringsilikaten,
Schichten der Schichtsilikate) und von Struk-
turdefekten begünstigen die Diffusion (Abb.
2.42). Da diese Diffusion so stark abhängig von
der Weglänge - d. h. von der Größe der betei-
ligten Kristalle - und von der Zeit ist, lässt sie
sich als „Geospeedometer“ benutzen. Sie ist
2.42
Verschiedene Möglichkeiten der Diffusion
in Kristallgittern, bei der Ionen andere Ionen oder
Leerstellen ersetzen oder verdrängen können
oder wo Zwischengitterplätze als Diffusionswege
genutzt werden. Nach Putnis (1992).
also ein Maß dafür, wie schnell ein Gestein ab-
kühltoderwielangeesaufbeieinerbestimm-
ten Temperatur geblieben war. Genauer wird
dies in Spear (1993) erläutert.
Neben der intragranularen Diffusion, die in-
nerhalb von Mineralen statt findet, gibt es auch
noch die
intergranulare
oder
Korngrenzendif-
fusion
, die sich zwischen den Körnern abspielt,
also im
Porenraum
oder entlang der
Korngren-
zen
. Diese ist sehr viel schneller als die intra-
granulare Diffusion, hängt aber maßgeblich
davon ab, ob ein Fluid im intergranularen
Raum, also entlang der Korngrenzen, vorhan-
den ist oder nicht. Mit Fluid geht die Diffusion
sehr schnell, ohne Fluid fast gar nicht oder nur
bei sehr hohen Temperaturen.
2.4 Physikalische Eigenschaften
von Mineralen
2.4.1 Farbe
Die Ursachen von Farben in Mineralen sollen
hier nicht im physikalischen Detail besprochen
werden. Allerdings muss man einige Grundla-
