XRD and XRF investigation of Martian analog basalt from terrestrial craters

Význam tématu

Studium terrestriálních analogů bazaltů z kráterů na Zemi poskytuje cenné informace pro geochemické a mineralogické poznání Marsu. Díky kombinaci difrakčních a fluorescenčních technik lze detailně charakterizovat složení a fáze materiálů, což je klíčové pro výzkum planetárních misí, horninové geochemie a průmyslovou analýzu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo demonstrovat synergii mezi moderním benchtopovým XRD přístrojem ARL EQUINOX 100 a EDXRF spektrometrem ARL QUANT’X při analýze bazaltu z kráterů Národního památníku Moon v Idahu. Studie popisuje přípravu vzorku, měřicí podmínky, zpracování dat a interpretaci výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorek bazaltu byl rozemlet a analyzován v reflexním držáku. XRD měření proběhlo při Co Kα záření (1,78897 Å) v rozsahu 0–115° 2θ po dobu 30 min za rotace vzorku. Data byla vyhodnocena pomocí whole pattern fitting Rietveldovy analýzy v softwaru MDI JADE 2010 s využitím databází COD a AMCSD. XRF analýzu provedl spectrometr ARL QUANT’X s 50 W Rh zdrojem, 8 mm kolimátorem a SDD detektorem (140 eV rozlišení). Kvantifikace proběhla standardně bez standardu za pomoci FP softwaru UniQuant.

Hlavní výsledky a diskuse

EDXRF odhalila vysoký obsah fosforu (P2O5 = 2,21 %) a železa (Fe2O3 = 19,30 %) nad průměrem zemské kůry. Silika je relativně nízká (SiO2 = 43,25 %). Další hlavní oxidy: Al2O3 15,75 %, CaO 7,16 %, TiO2 3,00 %, MgO 3,00 %, Na2O 2,68 %, K2O 2,25 %.

XRD Rietveldova analýza stanovila kvantitativní fázové složení: plagioklasové živce celkem 40,9 % (anortit 25,2 %, albite 15,7 %), potašové živce 17,1 % (orthoklas 11,5 %, sanidin 3,7 %, mikroklin 1,9 %), hematit 21,9 %, pyroxeny celkem 10,7 % (augit 10,0 %, generický pyroxen 0,7 %), olivín (forsterit) 1,4 % a apatit 7,9 %. Tyto výsledky korelují s chemickými daty XRF a potvrzují mineralogii vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlá a vysoce citlivá data z ARL EQUINOX 100 umožňují jak kvalitativní určení minerálních fází, tak plné kvantitativní analýzy QPA. Kombinace s ARL QUANT’X EDXRF poskytuje komplexní pohled na chemické složení. Takový přístup je vhodný pro výzkum planetárních analogů, geologické laboratoře, mining i QA/QC aplikace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj se očekává v oblasti přenosných přístrojů pro terénní měření, automatizace měřicích protokolů a využití strojového učení pro pokročilé zpracování dat. Technologie lze rozšířit i na analogy dalších planet nebo měsíčních materiálů.

Závěr

Benchtopové systémy ARL EQUINOX 100 a ARL QUANT’X tvoří výkonnou a mobilní platformu pro synergickou analýzu geologických materiálů. Krátké doby měření a vysoká rozlišovací schopnost usnadňují široké spektrum výzkumných i průmyslových aplikací.

Použitá instrumentace

• ARL EQUINOX 100 X-ray difraktometr: Cu (50 W) nebo Co (15 W) mikroohnisková trubice, zrcadlová optika, CPS detektor
• ARL QUANT’X EDXRF spektrometr: 50 W Rh zdroj, 8 mm kolimátor, elektronicky chlazený SDD detektor, UniQuant FP software

Reference

• Adcock et al.: Craters of the Moon National Monument Basalts as Unshocked Compositional and Weathering Analogs for Martian Rocks and Meteorites. American Mineralogist, 2018.