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Microstructures and clay mineralogy of fault and wall rocks in the opalinus clay formation
Jonas Strasser
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Erdwissenschaften
Betreuer*in
Susanne Gier
Mitbetreuer*in
Kurt Decker
DOI
10.25365/thesis.74159
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-18395.72812.328589-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Opalinuston ist aufgrund seiner quellfähigen Tonminerale wie Smektit ein vielversprechendes Wirtsgestein für die Endlagerung von radioaktiven Abfällen. Im Rahmen dieser Masterarbeit wurden Gesteine aus Störungszonen und nicht deformierten Bereichen des Opalinuston untersucht, um zur Klärung der Frage beizutragen, ob Gesteine in Störungszonen weniger quellfähig sind und somit eine potenzielle Schwachstelle für die Langzeitlagerung von radioaktiven Abfällen darstellen. Die Proben wurden mit Röntgendiffraktometrie untersucht, um gesamtmineralogische und tonmineralogische Änderungen festzustellen. Weiters wurde der gesamte organische Kohlenstoff und die Kationenaustauschkapazität bestimmt. Für die Identifizierung von Mikrostrukturen im Tonstein wurden die Proben mit einem Digitalmikroskop und Rasterelektronenmikroskop untersucht. Die Ergebnisse zeigen keine Änderung in der Gesamtmineralogie, jedoch eine geringfügige Änderung in der Tonmineralogie. Gesteine von Störungszonen haben ,,Mixed-Layer-Tonminerale“ mit einem höheren Illitgehalt (77-80 %) als undeformierte Gesteine (73-74 %), was auf eine Verminderung der Quellfähigkeit hinweist. Des Weiteren haben Gesteine von Störungszonen eine niedrigere Kationenaustauschkapazität und einen höheren Gehalt an organischem Kohlenstoff. Die Kationenaustauschkapazität beträgt 17 und 26 mEq/100g für Störungsgesteine und 35 mEq/100g für undeformierte Gesteine. Mikrostrukturelle Änderungen sind nur direkt auf der Scherfläche von Störungszonen erkennbar und zeigen eine mechanische Zerlegung der Tonminerale. Darüber hinaus sind Versätze von weniger als 4 mm und Bewegungsrichtungen erkennbar.
Abstract
(Englisch)
The Opalinus Clay is considered a suitable host-rock for the disposal of nuclear waste, because of its self-sealing property, which is caused by swelling clay minerals such as smectite. The aim of this thesis is to investigate if this self-sealing property is influenced by the formation of fault zones. In this study, samples from both fault rock and undeformed wall rock were analysed for their mineralogical properties using x-ray diffraction analysis (XRD). Furthermore, the total carbon content and the cation exchange capacity were measured. To determine changes in the microstructure, the specimens were examined using a digital microscope and scanning electron microscope. Based on the measured length of grooves behind ploughing clasts, displacements of less than 4 mm can be identified. Furthermore, a mechanical grain size reduction can be identified on the shiny slip surfaces. The deformation occurs only on a narrow section and produces a decomposition of the clay minerals. On one sample the slickenside is covered with spherical nanoparticles, which are post-tectonic in origin. Despite low slip rates, a direction of movement is recognizable on some samples. The results show that there is no difference in bulk mineralogy, but there is a minor difference in clay mineralogy, total organic carbon, and cation exchange capacity between the samples from the wall rock and the samples from the fault rock. XRD indicates an increase of illite in illite/smectite (I/S) mixed layer minerals of fault rocks, compared to wall rocks. Wall rock samples consist of (R1) I/S containing 73-74 % illite, whereas fault rock samples consist of (R1) I/S containing 77-80 % illite. Finally, samples from fault zones have a lower cation exchange capacity and a higher organic carbon content. The wall rock specimen shows CEC values of 35 mEq/100g, compared to the adjacent fault rock, which shows CEC values of 17 and 26 mEq/100g.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Opalinuston Quellfähigkeit Endlager Tonmineralogie
Autor*innen
Jonas Strasser
Haupttitel (Englisch)
Microstructures and clay mineralogy of fault and wall rocks in the opalinus clay formation
Paralleltitel (Deutsch)
Mikrostrukturen und Tonmineralogie von Gesteinen aus Störungszonen und nicht deformierten Bereichen der Opalinuston-Formation
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
iv, 100 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Susanne Gier
Klassifikationen
38 Geowissenschaften > 38.00 Geowissenschaften. Allgemeines ,
38 Geowissenschaften > 38.28 Sedimentgesteine
AC Nummer
AC16928510
Utheses ID
68048
Studienkennzahl
UA | 066 | 815 | |