718 resultados para Shape preferred orientation


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Depósitos cretáceos da Formação Alter do Chão, expostos em barrancos do rio Amazonas, próximos da cidade de Óbidos - PA, são caracterizados por arenitos, conglomeratos e pelitos. Sete litofácies foram reconhecidas que compreendem conglomerado maciço (Cm), arenitos com estratificações acanalada (Aa) e tabular (At), arenito com laminação cruzada cavalgante (Al) e pelitos maciço (PM), bioturbado (PB) e deformado (Pd). Essas fácies, organizadas em ciclos de granodecrescência ascendente, que variam de 1 a 6 m de espessura, foram agrupadas nas associações preenchimento de canal e depósitos externos ao canal de um sistema fluvial meandrante. O preenchimento de canal envolve barras conglomeráticas, com geometria lenticular a acunhada, compostas das fácies Cm e Aa; formas de leito arenosas, com geometria lenticular, tabular ou acunhada, constituídas pelas fácies Aa, At e Al; e barra de acreção lateral, formada pelas fácies Aa, At e Pm, mas com migração distinta com relação à das formas de leito arenosas. Enquanto as medidas de paleocorrente obtidas das formas de leito arenosas indicam paleofluxo preferencial para SW e subordinado para S, a barra de acreção lateral migra para E/ESE, perpendicularmente ao sentido do paleofluxo principal. Os seguintes depósitos externos ao canal principal foram reconhecidos, baseados em suas relações geométricas: depósitos pelíticos da planície de inundação, inclusive canal abandonado preenchido com pelitos; canal de crevasse, composto das fácies Aa e At; e depósitos de dique marginal, constituído das fácies Aa, Al e Pm. Enquanto o canal abandonado com pelitos se sobrepõe a arenitos, o canal de crevasse está em contato com pelitos da planície de inundação e corta também arenitos finos e pelitos interpretados como depósitos de dique marginal. Lentes pelíticas alinhadas no mesmo nível sobre arenitos, mas com largura menor que a do canal abandonado, são atribuídas a depressões preenchidas, durante enchentes, no topo de barra com acreção lateral.

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Pós-graduação em Ciência dos Materiais - FEIS

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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

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The region Indiara (GO) is located in southwestern of São Francisco Craton in the Internal Zone of the Brasília Belt, western part of the Tocantins Province. In this locality outcrop rocks of the Goiás Magmatic Arc. These rocks are muscovite gneiss with biotite, muscovite-biotite gneiss, biotite gneiss with muscovite and garnet, biotite-muscovite gneiss, muscovite porfiroclastic gneiss, biotite porfiroclastic gneiss, muscovite-quartz schists, garnetquartz schists, and metamafic rock (hornblende schists) as metric or kilometric lenses. The gneisses have granodioritic composition, granoblastic texture, with some portions with lepidoblastic texture, constituting a discontinuous centimeter to millimeter banding; the structure is anisotropic, marked by the preferred orientation of all the minerals. These gneisses are leucocratic, generally are inequigranular and fine to medium grained. The hornblende schists have nematoblastic texture, are inequigranular and fine to medium grained and have anisotropic structure that is given by a foliation, marked by a strong preferential orientation of the crystals of amphibole and other minerals present in the rock. The gneisses of the area are composed of plagioclase (oligoclase/andesine), quartz, microcline, muscovite, biotite, epidote, apatite, zircon, garnet, kyanite, oxides and hydroxides of iron and opaque minerals. And the metamafic rocks of Indiara region are composed mainly of amphibole, plagioclase (oligoclase/andesine), quartz, titanite, biotite, allanite, garnet, oxides and hydroxides of iron, apatite, epidote, rutile, muscovite and opaque minerals. At least three phases of deformation were observed in the rocks of area of study (Dn-1, Dn and Dn +1). The Dn phase and represented by a well-marked foliation Sn having low dip angle (average dip of 20 °) and dip direction to SW (210/21) and to NE (18/20); the Dn-1 phase is represented by a compositional banding (Sn- 1), this banding is generally...

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For its particular position and the complex geological history, the Northern Apennines has been considered as a natural laboratory to apply several kinds of investigations. By the way, it is complicated to joint all the knowledge about the Northern Apennines in a unique picture that explains the structural and geological emplacement that produced it. The main goal of this thesis is to put together all information on the deformation - in the crust and at depth - of this region and to describe a geodynamical model that takes account of it. To do so, we have analyzed the pattern of deformation in the crust and in the mantle. In both cases the deformation has been studied using always information recovered from earthquakes, although using different techniques. In particular the shallower deformation has been studied using seismic moment tensors information. For our purpose we used the methods described in Arvidsson and Ekstrom (1998) that allowing the use in the inversion of surface waves [and not only of the body waves as the Centroid Moment Tensor (Dziewonski et al., 1981) one] allow to determine seismic source parameters for earthquakes with magnitude as small as 4.0. We applied this tool in the Northern Apennines and through this activity we have built up the Italian CMT dataset (Pondrelli et al., 2006) and the pattern of seismic deformation using the Kostrov (1974) method on a regular grid of 0.25 degree cells. We obtained a map of lateral variations of the pattern of seismic deformation on different layers of depth, taking into account the fact that shallow earthquakes (within 15 km of depth) in the region occur everywhere while most of events with a deeper hypocenter (15-40 km) occur only in the outer part of the belt, on the Adriatic side. For the analysis of the deep deformation, i.e. that occurred in the mantle, we used the anisotropy information characterizing the structure below the Northern Apennines. The anisotropy is an earth properties that in the crust is due to the presence of aligned fluid filled cracks or alternating isotropic layers with different elastic properties while in the mantle the most important cause of seismic anisotropy is the lattice preferred orientation (LPO) of the mantle minerals as the olivine. This last is a highly anisotropic mineral and tends to align its fast crystallographic axes (a-axis) parallel to the astenospheric flow as a response to finite strain induced by geodynamic processes. The seismic anisotropy pattern of a region is measured utilizing the shear wave splitting phenomenon (that is the seismological analogue to optical birefringence). Here, to do so, we apply on teleseismic earthquakes recorded on stations located in the study region, the Sileny and Plomerova (1996) approach. The results are analyzed on the basis of their lateral and vertical variations to better define the earth structure beneath Northern Apennines. We find different anisotropic domains, a Tuscany and an Adria one, with a pattern of seismic anisotropy which laterally varies in a similar way respect to the seismic deformation. Moreover, beneath the Adriatic region the distribution of the splitting parameters is so complex to request an appropriate analysis. Therefore we applied on our data the code of Menke and Levin (2003) which allows to look for different models of structures with multilayer anisotropy. We obtained that the structure beneath the Po Plain is probably even more complicated than expected. On the basis of the results obtained for this thesis, added with those from previous works, we suggest that slab roll-back, which created the Apennines and opened the Tyrrhenian Sea, evolved in the north boundary of Northern Apennines in a different way from its southern part. In particular, the trench retreat developed primarily south of our study region, with an eastward roll-back. In the northern portion of the orogen, after a first stage during which the retreat was perpendicular to the trench, it became oblique with respect to the structure.

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Mögliche Verformungsmechanismen, die zu den verschiedenen Glimmer- und Mineralfischen führen, sind: intrakristalline Verformung, Kristallrotation, Biegung und Faltung, Drucklösung in Kombination mit Ausfällung und dynamische Rekristallisation oder Mechanismen, die ein großes Mineral in mehrere kleine, fischförmige Kristalle aufspalten.Experimente mit ein neues Verformungsgerät und Objekten in zwei verschiedenen Matrixmaterialien werden beschrieben. Das eine ist PDMS, (Newtonianisch viskoses Polymer), und das andere Tapioca Perlen (Mohr-Couloumb Verhalten). Die Rotation von fischförmigen Objekten in PDMS stimmt mit der theoretischen Rotationsrate für ellipsenförmige Objekte in einem Newtonianischen Material überein. In einer Matrix von Tapioca Perlen nehmen die Objekte eine stabile Lage ein. Diese Orientierung ist vergleichbar mit der von Glimmerfischen. Die Verformung in der Matrix von Tapioca Perlen ist konzentriert auf dünne Scherzonen. Diese Ergebnisse implizieren, daß die Verformung in natürlichen Gesteinen auch in dünnen Scherzonen konzentriert ist.Computersimulationen werden beschrieben, mit denen der Einfluß der Eigenschaften einer Matrix auf die Rotation von Objekten und Verteilung von Deformation untersucht wird.Mit diesen Experimenten wird gezeigt, daß die Orientierung von Glimmerfischen nicht mit Verformung in einem nicht-linearen viskosen Material erklärt werden kann. Eine solche nicht-lineare Rheologie wird im Allgemeinen für die Erdkurste angenommen. Die stabile Orientierung eines Objektes kann mit weicheren Lagen in der Matrix erklärt werden.

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Metallische Objekte in der Größenordnung der optischen Wellenlänge zeigen Resonanzen im optischen Spektralbereich. Mit einer Kombination aus Kolloidlithographie, Metallfilmbedampfung und reaktivem Ionenstrahl¨atzen wurden Nanosicheln aus Gold bzw. Silber mit identischer Form und Orientierung in Sichelform mit einer Größe von 60nm bis 400nm hergestellt. Der Öffnungswinkel der Nanosicheln lässt sich kontinuierlich einstellen. Durch die einheitliche Orientierung lassen sich Messungen am Ensemble direkt auf das Verhalten des Einzelobjektes übertragen, wie ein Vergleich der Extinktionsspektren einer Ensemblemessung am UV/Vis/NIR-Spektrometer mit einer Einzelpartikelmessung in einem konfokalen Mikroskop zeigt. Die optische Antwort der Nanosicheln wurde als zwei-dimensionales Modell mit einer Finite Elemente Methode berechnet. Das Ergebnis sind mehrere polarisationsabhängige Resonanzen im optischen Spektrum. Diese lassen sich durch Variation des Öffnungswinkels und der Gr¨oße der Nanosichel verschieben. Durch Beleuchten lassen sich plasmonische Schwingungen anregen, die ein stark lokalisiertes Nahfeld an den Spitzen und in der Öffnung der Nanosicheln erzeugen. Das Nahfeld der Partikelresonanz wurde mit einer Fotolackmethode nachgewiesen. Die Untersuchungen am UV/Vis/NIR-Spektrometer zeigen mehrere polarisationsabhängige Resonanzen im Spektralbereich von 300 nm bis 3200 nm. Die Resonanzen der Nanosicheln lassen sich durch den Öffnungswinkel und den Durchmesser in der Größenordnung der Halbwertbreite im optischen Spektrum verschieben. In der Anwendung als Chemo- bzw. Biosensor zeigen Gold-Nanosicheln eine ähnliche Empfindlichkeit wie vergleichbare Sensoren auf der Basis von dünnen Metallstrukturen. Das Nahfeld zeichnet sich durch eine starke Lokalisierung aus und dringt, je nach Multipolordnung, zwischen 14 nm und 70 nm in die Umgebung ein. Quantenpunkte wurden an das Nahfeld der Nanosicheln gekoppelt. Die Emission der Quantenpunkte bei einer Wellenlänge von 860nm wird durch die Resonanz der Nanosicheln verstärkt. Die Nanosicheln wurden als optische Pinzette eingesetzt. Bei einer Anregung mit einem Laser bei einer Wellenlänge von 1064 nm wurden Polystyrolkolloide mit einem Durchmesser von 40 nm von den resonanten Nanosicheln eingefangen. Die Nanosicheln zeigen außergewöhnliche optische Eigenschaften, die mithilfe der Geometrieparameter über einen großen Bereich verändert werden können. Die ersten Anwendungen haben Anknüpfungspunkte zur Verwendung in der Sensorik, Fluoreszenzspektroskopie und als optische Pinzette aufgezeigt.

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Die im Süden der Türkei gelegen, antiken Städte Aspendos und Patara, waren in der Römerzeit zwei bedeutende Handelszentren mit hoher Bevölkerungsdichte. Aquädukte versorgten beide Städte mit carbonathaltigem Wasser, wobei sich Kalksinter (Calciumcarbonat) in der Kanalrinne ablagerte. Dabei lagern sich im Wechsel eine hellere und dunklere Kalksinterlage ab, die als Sinterpaar bezeichnet wird. Um die Entstehung dieser Sinterpaare besser zu verstehen, und die beteiligten Prozesse mit saisonalen Veränderungen der Umwelt zu korrelieren, werden in der vorliegenden Arbeit laminierten Sinterablagerungen mit geochemischen und petrographischen Methoden untersucht.rnEntlang der Kanalrinne beider Aquädukte wurden an mehreren Stellen Proben entnommen. Es wurde untersucht in wieweit sich die Sinterstruktur aufgrund von Änderungen in der Neigung des Wasserkanals oder des Kanaltyps ändert. Um die Kristallform und die kristallografische Orientierung der Kristalle innerhalb der verschiedenen Sinterpaare zu untersuchen, wurden die entnommenen laminierten Kalksinterablagerungen mit Hilfe optischer Mikroskopie und EBSD (Electron Backscatter Diffraction) analysiert. Der Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA) wurde verwendet, um saisonale Schwankungen der Hauptelementverteilung und den Anteil der stabilen Isotope im Wasser zu bestimmen. Die LA-ICP-MS (Laser Ablation-induktiv gekoppeltem Plasma-Massenspektrometrie) Spurenelementanalyse wurde durchgeführt, um kleinste Schwankungen der Spurenelemente zu finden. Basierend auf diesen Analysen wurde festgestellt, dass laminierten Kalksinterablagerungen laterale Änderungen in der Aquäduktstruktur und -neigung, jahreszeitliche Änderungen der Wasserchemie, der Temperatur sowie der Entgasungsrate während eines Jahres widerspiegeln. Die Kalksinterablagerungen zeigen eine deutliche Laminierung in Form von feinkörnig-porösen und grobkörnig-dichten Schichten, die trockene und nasse Jahreszeiten anzeigen. Feinkörnige Schichten zeigen eine hohe Epifluoreszenz aufgrund reichhaltiger organischer Inhalte, die vermutlich eine Folge der bakteriellen Aktivität während der warmen und trockenen Jahreszeit sind. Stabile Sauerstoff und Kohlenstoff-Isotop-Kurven entsprechen auch den jahreszeitlichen Schwankungen der verschiedenen Schichtenpaare. Vor allem δ 18O spiegelt jährliche Veränderungen in der Temperatur und jahreszeitliche Veränderungen des Abflusses wieder. Das wichtigste Ergebnis ist, dass die Periodizität von δ 18O durch Erwärmen des Wassers im Wasserkanal und nicht durch die Verdunstung oder der Brunnenwasser-Charakteristik verursacht wird. Die Periodizität von δ 13C ist komplexer Natur, vor allem zeigen δ 18O und δ 13C eine Antikorrelation entlang der Lamellenpaare. Dies wird wohl vor allem durch Entgasungsprozesse im Aquädukt verursacht. Die Ergebnisse der Spurenelemente sind meist inkonsistent und zeigen keine signifikanten Veränderungen in den verschiedenen Lamellenpaaren. Die Isotope Mg, Sr und Ba zeigen hingegen bei einigen Proben eine positive Korrelation und erreichen Höchstwerte innerhalb feinkörnig-poröser Schichten. Auch sind die Hauptelementwerte von Fe, K, Si und anderer detritischer Elemente innerhalb der feinkörnige-porösen Schichten maximal. Eine genaue Datierung der Kalksinterablagerungen ist wünschenswert, da der Zeitraum, in dem die Aquädukte aktiv waren, bereits archäologisch auf 200-300 Jahre festgelegt wurde. Paläomagnetische und 14C-Datierung geben keine brauchbare Ergebnisse. Die U/Th Isotopie wird durch eine hohe Anfangskonzentration von Th in den Proben behindert. Trotz dieser Schwierigkeiten war eine U/Th Datierung an einem Testbeispiel des Béziers Aquädukt erfolgreich. Mit Hilfe von analogen Untersuchungen an aktiven Wasserkanälen der heutigen Zeit, werden die Ablagerungsmechanismen und die geochemische Entwicklung der laminierten Sinterschichten besser verstanden. Ein weiteres laufendes Projekt dieser Doktorarbeit ist die Überwachung von Sinterabscheidungen und der saisonale Zusammensetzung des Wassers an einigen heute noch aktiven Aquädukten. Das Ziel ist die Untersuchung der jetzigen Calciumcarbonatabscheidungen in Aquäduktkanälen unter den heutigen Umgebungsbedingungen. Erste Ergebnisse zeigen, dass kleine regelmäßige jahreszeitliche Veränderungen in der Isotopenzusammensetzung des Wassers vorliegen, und dass die beobachtete Periodizität der stabilen Isotope aufgrund von Änderungen im eigentlichen Kanal entstanden ist. Die Untersuchung von Kalksinterablagerungen in römischen Aquädukten liefern vielversprechende Ergebnisse, für die Untersuchung des Paläöklimas, der Archaeoseismologie und anderer Umweltbedingungen in der Römerzeit. Diese Studie beschränkt sich auf zwei Aquädukte. Die Untersuchungen weiterer Aquädukte und einer Überwachung, der noch in Betrieb stehenden Aquädukte werden genauere Ergebnisse liefern.

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In this thesis different approaches for the modeling and simulation of the blood protein fibrinogen are presented. The approaches are meant to systematically connect the multiple time and length scales involved in the dynamics of fibrinogen in solution and at inorganic surfaces. The first part of the thesis will cover simulations of fibrinogen on an all atom level. Simulations of the fibrinogen protomer and dimer are performed in explicit solvent to characterize the dynamics of fibrinogen in solution. These simulations reveal an unexpectedly large and fast bending motion that is facilitated by molecular hinges located in the coiled-coil region of fibrinogen. This behavior is characterized by a bending and a dihedral angle and the distribution of these angles is measured. As a consequence of the atomistic detail of the simulations it is possible to illuminate small scale behavior in the binding pockets of fibrinogen that hints at a previously unknown allosteric effect. In a second step atomistic simulations of the fibrinogen protomer are performed at graphite and mica surfaces to investigate initial adsorption stages. These simulations highlight the different adsorption mechanisms at the hydrophobic graphite surface and the charged, hydrophilic mica surface. It is found that the initial adsorption happens in a preferred orientation on mica. Many effects of practical interest involve aggregates of many fibrinogen molecules. To investigate such systems, time and length scales need to be simulated that are not attainable in atomistic simulations. It is therefore necessary to develop lower resolution models of fibrinogen. This is done in the second part of the thesis. First a systematically coarse grained model is derived and parametrized based on the atomistic simulations of the first part. In this model the fibrinogen molecule is represented by 45 beads instead of nearly 31,000 atoms. The intra-molecular interactions of the beads are modeled as a heterogeneous elastic network while inter-molecular interactions are assumed to be a combination of electrostatic and van der Waals interaction. A method is presented that determines the charges assigned to beads by matching the electrostatic potential in the atomistic simulation. Lastly a phenomenological model is developed that represents fibrinogen by five beads connected by rigid rods with two hinges. This model only captures the large scale dynamics in the atomistic simulations but can shed light on experimental observations of fibrinogen conformations at inorganic surfaces.

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A main field in biomedical optics research is diffuse optical tomography, where intensity variations of the transmitted light traversing through tissue are detected. Mathematical models and reconstruction algorithms based on finite element methods and Monte Carlo simulations describe the light transport inside the tissue and determine differences in absorption and scattering coefficients. Precise knowledge of the sample's surface shape and orientation is required to provide boundary conditions for these techniques. We propose an integrated method based on structured light three-dimensional (3-D) scanning that provides detailed surface information of the object, which is usable for volume mesh creation and allows the normalization of the intensity dispersion between surface and camera. The experimental setup is complemented by polarization difference imaging to avoid overlaying byproducts caused by inter-reflections and multiple scattering in semitransparent tissue.

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As the demand for miniature products and components continues to increase, the need for manufacturing processes to provide these products and components has also increased. To meet this need, successful macroscale processes are being scaled down and applied at the microscale. Unfortunately, many challenges have been experienced when directly scaling down macro processes. Initially, frictional effects were believed to be the largest challenge encountered. However, in recent studies it has been found that the greatest challenge encountered has been with size effects. Size effect is a broad term that largely refers to the thickness of the material being formed and how this thickness directly affects the product dimensions and manufacturability. At the microscale, the thickness becomes critical due to the reduced number of grains. When surface contact between the forming tools and the material blanks occur at the macroscale, there is enough material (hundreds of layers of material grains) across the blank thickness to compensate for material flow and the effect of grain orientation. At the microscale, there may be under 10 grains across the blank thickness. With a decreased amount of grains across the thickness, the influence of the grain size, shape and orientation is significant. Any material defects (either natural occurring or ones that occur as a result of the material preparation) have a significant role in altering the forming potential. To date, various micro metal forming and micro materials testing equipment setups have been constructed at the Michigan Tech lab. Initially, the research focus was to create a micro deep drawing setup to potentially build micro sensor encapsulation housings. The research focus shifted to micro metal materials testing equipment setups. These include the construction and testing of the following setups: a micro mechanical bulge test, a micro sheet tension test (testing micro tensile bars), a micro strain analysis (with the use of optical lithography and chemical etching) and a micro sheet hydroforming bulge test. Recently, the focus has shifted to study a micro tube hydroforming process. The intent is to target fuel cells, medical, and sensor encapsulation applications. While the tube hydroforming process is widely understood at the macroscale, the microscale process also offers some significant challenges in terms of size effects. Current work is being conducted in applying direct current to enhance micro tube hydroforming formability. Initially, adding direct current to various metal forming operations has shown some phenomenal results. The focus of current research is to determine the validity of this process.

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In this paper, we present local stereological estimators of Minkowski tensors defined on convex bodies in ℝ d . Special cases cover a number of well-known local stereological estimators of volume and surface area in ℝ3, but the general set-up also provides new local stereological estimators of various types of centres of gravity and tensors of rank two. Rank two tensors can be represented as ellipsoids and contain information about shape and orientation. The performance of some of the estimators of centres of gravity and volume tensors of rank two is investigated by simulation.

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Pyroxenes constitute an important component in mafic igneous and metamorphic rocks. They often possess a prismatic habit, and their long axis, the crystallographic c axis, helps define a lineation in a textured rock. Anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) serves as a fabric indicator in igneous and metamorphic rocks. If a rock’s AMS is carried by pyroxenes, it can be related to their crystallographic preferred orientation and degree of alignment. This requires knowing the intrinsic AMS of pyroxene single crystals. This study provides a comprehensive low-field and high-field AMS investigation of chemically diverse orthopyroxene and clinopyroxene crystals in relation to crystal structure, chemical composition, oxidation state of Fe, and the possible presence of ferromagnetic inclusions. The paramagnetic anisotropy, extracted from high-field data, shows clear relationships to crystallographic directions and Fe concentration both in clinopyroxene and orthopyroxene. In the diopside-augite series, the intermediate susceptibility is parallel to b, and the maximum is at 45° to the c axis. In aegirine, the intermediate axis remains parallel to b, while the maximum susceptibility is parallel to c. The AMS of spodumene depends on Fe concentration. In enstatite, the maximum susceptibility aligns with c and the minimum with b, and in the case of hypersthene, the maximum susceptibility is normal to the exsolution lamellae. Magnetite inclusions within augite possess a ferromagnetic anisotropy with consistent orientation of the principal susceptibilities, which dominates the low-field anisotropy. These results provide better understanding of magnetic anisotropy in pyroxenes and form a solid basis for interpretation of magnetic fabrics in pyroxene-bearing rocks.