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nur für jede Paragenese, sondern auch für je-
des Mineral unterschiedlich (Abb. 3.3). Den
Umstand, dass bestimmte Kombinationen von
Mineralen nur bei bestimmten Druck-Tempe-
ratur-Bedingungen stabil sind, kann man sich
zunutze machen, da jede Mineralvergesell-
schaftung bei gegebener Gesamtgesteinsche-
mie einem bestimmten Druck- und Tempera-
turbereich zugeordnet werden kann und man
somit weiß, unter welchen Bedingungen sich
das Gestein einmal befand. Dank der Arbeit
vieler Experimentatoren sind heutzutage die
Gibbs'schen Freien Enthalpien der meisten
wichtigen gesteinsbildenden Minerale für viele
geologisch relevante Druck- und Temperatur-
bereiche bekannt. Daher kann man mit Metho-
den der physikalischen Chemie berechnen, un-
ter welchen Bedingungen Minerale stabil sind,
welche Reaktionen ablaufen, und somit kann
man die in diesem Buch gezeigten Phasendia-
gramme konstruieren.
Die Änderung der Gibbs'schen Freien Enthalpie
einer Reaktion ist mit der Gleichgewichtskon-
stante über eine einfache Beziehung verknüpft:
¿
G
=-
RT
ln
K
wobei
R
dieAllgemeineGaskonstante(8,314
JK
-1
mol
-1
),
T
die Temperatur in
K
und ln
K
der
natürliche Logarithmus der Gleichgewichts-
konstante ist. Da
K
von
p
und
T
abhängt, hängt
automatisch auch
¿
G
von
p
und
T
ab. Deshalb
ist jedes Mineralgleichgewicht von
p
und
T
ab-
hängig. Dies ist der Grund dafür, dass bei un-
terschiedlichen Druck- und Temperaturbedin-
gungen
mer drei Typen von
To p o l o g i e n
:Felder,Kur-
ven/Geraden und Punkte (Abb. 3.5). Felder be-
inhalten Minerale oder Mineralvergesellschaf-
tungen, die im Fall eines Druck-Temperatur-
(
p
-
T
-) Diagramms bei verschiedenen Drucken
und Temperaturen stabil sind. Sie werden
diva-
riant
genannt, da man zwei Variablen, so ge-
nannte
Freiheitsgrade
, innerhalb gewisser
Grenzen voneinander unabhängig und frei
wählen kann (eben Druck und Temperatur),
wenn man ihren Stabilitätsbereich untersuchen
will.DieGeradenoderKurvenzeigenReaktio-
nenzwischenzweiodermehrMineralenan,sie
werden
univariant
genannt. Sie fixieren eine
Variable (entweder Druck oder Temperatur)
und lassen nur noch einen Freiheitsgrad zu,
denn wenn man weiß, dass die beobachteten
Minerale nur entlang dieser Linie, der Reakti-
onskurve, stabil miteinander vorkommen, so
kannmanzwareineVariablefreiwählen,die
andere ist aber dann durch den Lauf der Kurve
fixiert. Die Punkte, an denen sich mehrere Kur-
ven schneiden, sind
invariante
Punkte. Die Mi-
nerale, die nur an diesem einen Punkt im
p
-
T
-
Raum miteinander stabil sind, lassen keinen
Freiheitsgrad mehr zu, p und T sind fixiert. Be-
kanntestes Beispiel dafür ist der invariante
Punkt der Aluminiumsilikate Disthen, Sillima-
nit und Andalusit bei etwa 4 kbar und 500 °C,
an dem alle drei Minerale miteinander stabil
sein können und der, weil es drei sind, auch
Tr ipelpunkt
genannt wird. Dies ist aber ein
unterschiedliche
Mineralvergesell-
schaftungen stabil sind.
3.5 Arbeiten mit petrologisch
wichtigen Diagrammen
3.5.1 Phasendiagramme
Um zu beschreiben, unter welchen Bedingun-
gen eine Phase stabil ist, verwendet man Pha-
sendiagramme. Ein Phasendiagramm zeigt im-
3.5
Terminologie von Phasendiagrammen.
