Köpenyfluidzárványok kutatása mikro- és nanométeres léptékben a nagyfelbontású Raman spektroszkóp és a fókuszált ionsugaras technika (FIB-SEM) alkalmazásának előnyei BERKESI Márta 1, SZABÓ Csaba 1, GUZMICS Tibor 1, PINTÉR Zsanett 1, KÁLDOS Réka 1, PARK Munjae 2, VARGA Gábor 3, RATTER Kitti 3 1 ELTE TTK Földrajzi és Földtudományi Intézet, Kőzettani és Geokémiai Tanszék, Litoszféra Fluidum Kutató Laboratórium 2 Seoul National University, D-Korea 3 ELTE TTK Fizikai Intézet, Anyagfizikai Tanszék Email: martaberkesi@caesar.elte.hu
Vizsgált kőzetminták 5 kontinens mintái Pannon medence, Magyarország Jeju-sziget D-Korea Rio Grande Rift, New-Mexikó, USA Kameruni Vulkáni Vonal Kamerun, Afrika Viktória, Ausztrália
Vizsgált kőzetminták Balaton-felvidék Bakony Balaton-felvidéki vulkáni területről származó földköpenykőzetek főbb lelőhelyei
A fluidumzárványok mikroszkópi képe Bezáró ásvány: Mg-szilikát (Opx=ortopiroxén: Mg 2 Si 2 O 6 ) Méret: 2-70 mikrométer Negatív kristály alak Döntően folyadék fázis tölti ki (T=25 o C), ritkán szilárd fázisok láthatóak Általában beforrt repedések mentén fordulnak elő
A Raman mikrospektroszkóp az ELTE FFI-n http://lrg.elte.hu/ffi-muszerkozpont/
H 2 S SO 2 N 2 Magyarország, Kamerun D-Korea, USA D-Korea, Ausztrália, USA Nitrogén kimutatása nagy sűrűségű zárványokból a nagy spektrális felbontásnak (amit a LabRam HR nyújt) köszönhető!
A H 2 O kimutatása Raman spektroszkóp és a hűthető-fűthető tárgyasztalú mikroszkóp kombinálása A H 2 O jelenlétét a koreai minták kivételével minden lelőhelyen ki lehetett mutatni
Miért fontos a FIB-SEM a zárványkutatásban? A néhány mikrométeres nagyságú szilárd fázisokat noha egyéb módszerekkel detektálhatjuk de zárványban levő pozíciójukról és térfogatszázalékukról nem kapunk a FIB-SEM alkalmazása nélkül információt A szubmikroszkópos fázisokat más módszerrel nem tudjuk azonosítani! MgSiO 3 (ortopiroxén)+co 2 = MgCO 3 (magnezit)+sio 2 (kvarc) Fluid/bezáró ásvány reakció A magnezitet és kvarcot produkáló reakció 400 600 o C on indult meg Miért találunk CO 2 -t a zárványokban, ha a stabil fázisok a reakciótermékek szobahőmérsékleten is?
A zárványok feltárása Fókuszált ionsugaras technika (FIB-SEM) A zárványok tetszőleges méretben szeletelhetőek a fókuszált ionsugár segítségével. Az aktuálisan feltárt felületet pásztázó elektron mikroszkópiával (SEM) és EDX analízissel tanulmányozhatók. Opx-ortopiroxén
Kvarc Magnezit Opx A zárvány falát borító üvegfilm Opx-ortopiroxén (Mg 2 Si 2 O 6 )
A karbonát és a kvarc nukleációja már megindult, amikor a reakciót a kőzetüveg falra kristályosodása fagyasztotta be vagy lassította le Kőzetüveg jelentősége nagy a fluidumzárványok megőrzésében (is)! Opx ortopiroxén(mg 2 Si 2 O 6 ) Mgs magnezit (MgCO 3 )
S-tartalmú fázisok Szulfid jelenléte azokban a zárványokban jellemző, ahol az előzetes Raman vizsgálat H 2 S jelenlétét mutatta ki! Szulfát jellemzően SO 2 -tartalmú fluidzárványokban található, de itt nem olyan egyértelmű az összefüggés
Tervek
Összegzés A Raman spektroszkópia és a FIB-SEM segítségével számos fázist azonosítottunk. A fluidummolekulák relatív összetételét, míg a szilárd fázisok térfogatszázalékát határoztuk meg. A különböző lelőhelyről származó köpenyfluidumok összetételbeli különbségeket mutatnak. Mindez azt sugallja, hogy a litoszferikus köpeny heterogenitása nem csak az ásványokra (kőzetalkotók), hanem a velük együtt létező illó-gazdag fluidumokra is igaz. A szilárd fázisok mérete 100 nanométer és 2 mikrométer között változott, így a fluidumzárványok mikron és szubmikron tartományban is a FIB-SEM technikával könnyen vizsgálhatók. Mindemellett a fluidum csapdázódását követő komplex folyamategyüttest ismertünk meg. A köpenyfluidumokról szerzett ismereteket tovább pontosítottuk.
A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg (a támogatás száma TÁMOP 4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0003) Köszönöm a megtisztelő figyelmet!