SEM/FIB kétsugaras mikroszkóp alkalmazásának lehetőségei az olvadék- és fluidumzárvány kutatásban Guzmics Tibor, Berkesi Márta és Szabó Csaba ELTE Litoszféra Fluidum Kutató Laboratórium, Kőzettani és Geokémiai Tanszék, Budapest, 1117 Pázmány P. stny. 1/C TÁMOP : 4.2.1./B-09/1/KMR-2010-0003. Szubmikroszkópos anyag- és élettudományi kutatások
Minták 1. Karbonatit- és szilikátkőzetek a Kerimasi Vulkánról (Tanzánia) Olvadék- és fluidumzárványok 2. Köpenyxenolitok a magyarországi neogén bazaltokból Fluidumzárványok 1. A karbonatitolvadékok kutatása a geokémiai és kísérleti kőzettani kutatások egyik legizgalmasabb és legbonyolultabb ága (pl.: Green és Wallace, 1988; Sweeney, 1994; Lee és Wyllie 1998, 2000; Hammouda, 2003; Thomsen és Schmidt 2008). 2. A Földön több, mint 520 helyen ismerünk karbonatit kőzeteket (Wooley és Kjarsgaard, 2008) 3. Az olvadék- és fluidumzárvány-kutatás a földköpeny (xenolitok) és a földkéreg kőzeteiben hatalmas tudományos és gazdasági potenciál [Rankin és LeBas (1974), Nielsen et al. (1997), Henderson et al. (1999), Sokolov et al. (1999), Panina (2005), Solovova et al. (2006), Mitchell (2009), Berkesi et al. (2009), Hidas et al. (2010), Guzmics et al. (2008a, b, 2010, 2011]
Geológiai háttér, Kerimasi, Tanzánia A Kerimasi és az Oldoinyo Lengai vulkánok és környezetük sematikus földtani térképe, Tanzánia (Hay, 1976 után).
Kerimasi kalciokarbonatitok, Tanzánia A Kerimasi kalciokarbonatit jellegzetes szöveti képei. Ap-apatit, Cc-kalcit, Fo-forszterit, Mgt-magnetit, Mon-monticellit, S-pirit.
Kerimasi kalciokarbonatitok olvadékzárványai, Tanzánia A kerimasi apatit és magnetit elsődleges karbonatit-olvadékzárványai. Ap-apatit, CC-kalcit, CC+R kalcium- és alkáligazdag mikrokristályos anyag, Mgt-magnetit, Mon-monticellit, Prv-perovszkit, CMI-karbonatitolvadék-zárvány, FIfluidumzárvány.
A Kerimasi kalciokarbonatit apatit olvadékzárványainak mikrotermometriai kísérletei
Dermesztett olvadékzárványok a Kerimasi kalciokarbonatit magnetitjeiben A kerimasi magnetitben lévő dermesztett olvadékzárványok. Visszaszórt-elektronképek.
A kerimasi Kalciokarbonatit olvadék-fejlődésének petrogenetikai modellje Na O+K O 2 2 Magnetit karbonatitolvadék-zárványai Kerimasi, n =103 Apatit karbonatitolvadék-zárványai Kerimasi, n=30 Magnetit szilikátolvadék-zárványai Kerimasi, n=6 Oldoinyo-Lengai nátrokarbonatit láva Dawson et al., 1990, 1996 g CaO f MgO+FeO (+MnO) T SiO2+Al2O3+TiO2 Guzmics et al. (2011) Lee és Wyllie, 1998 (1GPa)
Kerimasi szilikátkőzetek (TPH-1) olvadékzárványai, Tanzánia
Kerimasi olvadékzárványok célkitűzés Bizonyítékot(okat) találni a szilikát-/karbonatit-olvadék nemelegyedésre a TPH-1 szilikátkőzetben Az olvadékzárványokban lévő kristályos fázisok azonosítása és összehasonlítása a kőzet ásványaival A kihült szilikátolvadék szerkezetének tanulmányozása
Kerimasi szilikátkőzetek (TPH-1) olvadékzárványai, Tanzánia
Raman mikrospektroszkópia, a Kerimasi olvadékrendszer fluidumja fluidum Karbonatitolvadékkal együttlétező fluidum elsősorban C-O-H-S és alkália komponensekkel írható le
Kerimasi fluidumzárványok célkitűzés A FIB/SEM eredményeket kombinálva a Raman spektroszkópiával, megállapítani a fluidum összetételét
Geológiai háttér, Pannon-medence o 47 04' 0 2 4 6 8 10 km W N S E Basalt lávakőzet Basalt piroklaszt Kab-hegy 140 N 180 160 o 47 00' o 46 56' o 46 52' o 1710' 200 Kovácsi-hegy 200 Tátika ALPS 200 180 160 140 120 120 BBHVF 100 80 100 60 80 NGVF Budapest Middle-Hungarian Zone 0 km 400 40? 120 60 Tisza-Dacia 100 140 CARPATHIANS Szebike 3.45 ± 0.25 o 1720' Szigliget Som-hegy Bondoró-hegy 5.54-2.9 Füzes-tó Tihany 2.6 ± 0.29 7.92 ± 0.22 Csobánc Badacsony Szentbékkálla 2.92-2.64 Balaton Kopasz-hegy ALCAPA 120 80 160 180 140 160 200 200 180 Main faults exposed subcrop o 17 30' o 17 40' o 17 50' BBHVF: Bakony felvidék vulkáni terület Bal alsó ábra Hidas et al. (2010), jobb felső ábra Harangi et al. (2003 után módosítva)
CO2-gazdag fluidumzárványok felsőköpeny ortopiroxén klinopiroxén mag szegély 500 μm
Mikrotermometria Fluidimzárvány mérete (μm) A legkisebb zárványok tekinthetőek a legreprezentatívabbnak CO 2 -sűrűség (g/cm 3 )
Multikomponensű, többfázisú fluidumzárványok Raman analízis eredményei (25 o C) Komponensek: CO 2 H 2 S Szilárd fázisok (leányásvány): Karbonátok α-kvarc MgSiO 3 (ensztatit)+co 2 = MgCO 3 (magnezit)+sio 2 (kvarc)
Raman analízis melegítés során *
Felsőköpeny xenolitok fluidumzárványai célkitűzés 1 = FIB
Felsőköpeny xenolitok távlati célkitűzés Az STEM sötétlátóterű képekeken vizsgálható: diszlokációs vonalak sűrűsége és a szemcse- és fázishatárok típusai. Az EBSD detektor irányítottság deformáció Mindezek lehetséges kapcsolata a fluidumok minőségével
Összefoglalás A Quanta 3D FIB-SEM apparátus alkalmazásával fontos információk szerezhetők földköpenyben migráló fluidumok, valamint a karbonatités a hozzájuk kapcsolódó szilikát-olvadékok minőségéről, fejlődéséről, valamint szerepükről a kőzet/fluidum és a kőzet/olvadék kölcsönhatásban. A Bécsi Egyetemen működő Quanta 3D FIB-SEM apparátuson szerzett tapasztalatok és bevállt FIB, BSE és SEM technikák és trükkök alkalmazása az ELTE-n