Ringwooditok EBSD vizsgálata az NWA 5011 számú L6-os kondritos meteoritban

Ringwooditok EBSD vizsgálata az NWA 5011 számú L6-os kondritos meteoritban Bérczi Sz.*, Nagy Sz.*, Gyollai I.*, Józsa S.**, Havancsák K.*, Varga G.*, Dankházi Z.*, Ratter K.* *ELTE TTK Fizika Intézet, Anyagfizika Tanszék **ELTE TTK Földtud. Int. Kőzettan-Geokémia Tanszék TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0003

Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Nagy nyomású ásványok a földi köpenyben  A földi

köpenyben a felszíni ásványok átkristályoso dnak.  Nagy nyomáson létrejövő ásványok:  Ringwoodit  Majorit  Akimotoit  Xieit Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Nagy nyomású ásványok kisbolygókról  Becsapódáskor hatalmas

ütés éri a kisbolygót  Bekövetkeznek a nagy nyomású fázisátalakulások  A SEM-mel e nagy nyomású ásványokat vizsgáljuk  3 négyzetmilliméteres szilánk az NWA 5011-es Lkondritból


Az NWA 5011 sivatagi meteorit  NWA 5011  L6 kondrit  Vastag, ütési

erek  Sötét színűek  Az erek

környékén – nagy nyomású ásványok.


A kondritok fő ásványai és nagy nyomásra átalakult változataik  Olivin

 Ringwoodit (spinell szerk.)

 Piroxének

 Akimotoit, (ilmenit szerk.)

 Földpát

 Lingunit (hollandit szerk.)

 Króm-spinell

 Xieit

 Al-dús piroxének

 Majorit (gránát szerk.)


A 2-3 mm vastag ütési ér képe  Az ér optikai

mikroszkópi képe  A nagy piroxén majorittá alakult át  Benne egykori olivin szemcsék  Az olivin ringwoodittá alakult át. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

γ-(Mg, Fe)2SiO4

Mintaelőkészítés  Kőzettani vékonycsiszolat  Először újracsiszolás és szénbevonat (ez nem ad kellően

tiszta felületet az EBSD-hez)  Másodszor: Gentle Mill 3 készüléken végzett Argon ionos felület-porlasztással (ionhámozással)  -- 15 fokos  -- 10 fokos  -- 5 fokos  -- 10 fokos szögben

A kék ringwoodit szemcsék  Polarizációs mikroszkópi kép  Lilás-barnás színű nagy piroxén  Kék ringwoodit kristályok


Hierarchia

Anyagvizsgálatok és hierarchiakép

Minta

Naprendszer

Bolygótest

L-kondritos kisbolygó

Kőzettest

Az L kisbolygó L 6 rétege

Kőzet

NWA 5011

Ásvány

Ringwoodit

 L-forráségitest  L6 réteg (kőzettest)  NWA 5011 (kőzetminta)

Mérési módszer

Sivatagi terepi

mintagyűjtés SEM, Optikai mikroszkópia

 Ringwoodit (ásványszemcse)  RW Mikroásványok (EBSD)  Molekula (Mg-Si-O-Fe köt.)

EBSD

Mikroszemcse

Molekula

Mg-O-Fe-Si

Atom

Mg, Fe, Si, S

IR és Ramanspektroszkópia

 Atomos összetétel  Atommagok (most nem)

Atommag


SEM röntgen

NWA 5011 szilánk a SEM-ben  Pirossal bekeretezett

ütési ér

 Az érben nagy

piroxén-kristály


Az ütési ér egy részlete  BSE kép  Nagy

piroxén  Ringwoodit

ásványok


A rendszám- kontrasztos elektron képen (vCD) jól fölismerhetők az ütési ér körvonalai (olasz csizma)  200-szeres és 1000-szeres

nagyítással ezt a tájat láthatjuk már.

Ringwoodit lamellák

• A világos színű szemcse - vasszulfid, • mellette olivin kristály ringwoodit lamellákkal Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

A kémiai elem-térképek: szulfid, krómit és földpát  Balra fönt: Fe  Balra lent : Na  Jobbra fönt : Cr  Jobbra lent : Al  Rózsaszínű a

szulfid szemcse  Sárga a krómit szemcse  Zöld a földpát Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Ringwoodit lamella rendszer az olivin szemcsében (A)  Raman-spektroszkópiai

 

 

méréssel igazoltuk a ringwoodit jelenlétét . Optikai mikroszkópban lamellák = planáris alakzat Itt a SEM vCD (rendszámkontrasztos) képen, nagy fölbontásban felhők, felhők = lamellák Az olivin szemcse 150-200 µm távolságra esik az ütési értől.


A ringwoodit lamellák a SEM képen  A felhők világosabbak  A felhők szélén sötét

perem  Sötét, mert a vastartalom kisebb lett  A vas egy része átdiffundált a világosabb tartományokba  A felhőkben ezért nagyobb a vastartalom.


A ringwoodit szemcsék kialakulásának modellje  A kiindulási anyag porózus  Finom hasadások, fokozatosan

kiszélesednek,  hálózatot alkotnak  Az olivin szemcsék az érben és az ér mentén ringwoodittá alakulnak át  A ringwoodit szemcsék = polikristályos halmazok  A ringwoodit szemcsék számos kristálynövekedési hibát tartalmazhatnak  A kristálynövekedési hibák a gyors kristályosodás eredményei. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Majorit gránát szemcsék  Nagy fölbontás  A piroxén helyén    

létrejött majorit szemcsék 10 000-szeres nagyítás A világosabb színű tartomány= több vasat tartalmaz A fényesen világos foltok = szulfid szemcsék (Rendszámkontrasztos elektron kép) Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Krómit szemcse  A micro-Raman

mérések igazolták megkezdődött a krómitszemcsének xieitté történő átalakulása.


EBSD mérések ringwooditokon  Az EBSD mérés

sima és tiszta felületet igényel  Argon ionos felületporlasztással (ionhámozással)  Megmunkálás utáni optikai kép  Világoskék

ringwooditok Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Hierarchia

Anyagvizsgálatok és hierarchiakép

Minta

Naprendszer

Bolygótest

L-kondritos kisbolygó

Kőzettest

Az L kisbolygó L 6 rétege

Kőzet

NWA 5011

Ásvány

Ringwoodit

 L-forráségitest  L6 réteg (kőzettest)  NWA 5011 (kőzetminta)

Mérési módszer

Sivatagi terepi

mintagyűjtés SEM, Optikai mikroszkópia

 Ringwoodit (ásványszemcse)  RW Mikroásványok (EBSD)  Molekula (Mg-Si-O-Fe köt.)

EBSD

Mikroszemcse

Molekula

Mg-O-Fe-Si

Atom

Mg, Fe, Si, S

IR és Ramanspektroszkópia

 Atomos összetétel  Atommagok (most nem)

Atommag


SEM röntgen

EBSD mérések ringwooditokon

 A világoskék ringwooditok a lilás-barna, orsóforma övezetben  jól azonosítható célpontokat jelentettek. A Rw szabályos kristályrendszerű. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

A vizsgált ringwooditok helye a zónában

 A világoskék ringwooditok a lilás-barna, orsóforma testben, megnevezésükkel. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

A szörny (B) nevű ringwoodit szemcsében

 Az első szemcsére utaló EBSD mérés december 2-án. A piros pontok már a 3 mikrométeres ringwoodit szemcsét mutatják. A mérés a 10 fokos ionhámozás után történt. Az újabb ionhámozás még fölismerhetőbbé tette a szemcsét. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Ionhámozás után ugyanez a terület

 5 fokos ionhámozás után sikerült a korábban már megtalált alakzatot is

tartalmazó 15X15 mikronos területről EBSD képet fölvenni. A 7X7-es képen a mikroszemcsés szerkezet jól fölismerhető (szörny horpasza). Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Újabb, 10 fokos ionhámozás után

 10 fokos ionhámozás után a már ismertfog szerű alakzat éles pereme azt mutatja a 10X10 mikronos terület EBSD képén (jobbra), hogy eddig ez a legjobb minőségű ionhámozás. A bal 10X10-es képen a mikroszemcsés szerkezet folytatódik (szörny tőgye nevű terület). Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

A ringwooditok helye a lilás-barnás zónában

 A szörny (B) nevű szemcsét 3 féle szöggel vitt ionhámozás után is mértük. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Az Y tövénél lévő (E) ringwoodit szemcse Kikuchi sávjai, 2011, november 7-i mérés  A Kikuchi vonalak a ringwoodit

szerkezet jelenlétét mutatják. (Az Y tövénél lévő ringwoodit szemcsében láttuk így először.)


Y-tövi ringwoodit szemcse, 2012, január 13-i mérés

Y-tövi (E) ringwoodit szemcse (BSE, balra) és nagyított részlete (jobbra, LVSED – alacsony vákuumos kép) Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

EBSD és IQ képek összehasonlítása

2011, december 23. Y-tövi (E) ringwoodit terület részlete, az első mérés után. „Rizsás” szemcse: itt egyféle ringwoodit szerkezeti koordinátával számoltunk. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

A jobb oldali terület bal felső negyedéről készült kép. E második mérés után a mintafelszín roncsolódott. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Az IQ képek összehasonlítása: az első és a második mérés után

Az IQ kép jól mutatja, hogy a második mérés felületroncsoló hatására a képminőség a használhatatlansági szintre csökkent le. Egy felső sáv kimaradt a kettős terhelésből. 2011, december 23. Y-tövi (E) ringwoodit nevű terület részlete, első és második mérés. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

A hal és a szirom nevű ringwooditok

 A hal és a szirom a második szektorban található. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

A hal (D) nevű ringwoodit szemcsében

 A hal közepe nevű, 7X7 mikrométeres tartomány EBSD képe. A

mikroszemcsés szerkezet szintén jól fölismerhető a bal oldali orientációs képen. Jobbra a szemcse-orientáció térképe látható. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

A szirom (C) nevű ringwoodit szemcsében

 A szirom kalapja nevű, 10X10 mikrométeres tartomány EBSD

képe. A mikroszemcsés szerkezet szintén jól fölismerhető. Bal oldalt az orientációs kép, jobbra az autoGrain kép látható. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

A karó (G) nevű ringwoodit szemcsében

 A karó közepe nevű 7X7 mikrométeres tartomány EBSD képe. A

mikroszemcsés szerkezet szintén jól fölismerhető. Bal oldalt az orientációs kép, jobbra a szemcse-orientációs térkép látható. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Összegzés  Az NWA 5011 meteorit nagy nyomású ásványai közül a

ringwoodit szemcsék a legnagyobbak.  Az EBSD technológiával fölismertük, hogy  -- az 50 mikrométeres ringwoodit kristályok alszemcsékből állnak,  -- az alszemcsék különböző irányítottságúak,  -- az alszemcsék mérete 2 és 6 mikrométer között változik,  -- az argon ionos felületporlasztásnál a 10 fokos ionhámozással kapjuk a legjobb felületet az EBSD méréshez Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Tanulságok  A vékonycsiszolaton érdemes a SEM EBSD mérések

előtt kőzettani optikai mikroszkópi vizsgálatokat végezni.  Számunkra előnyt jelentett néhány szerkezet Ramanspektroszkópiai azonosítása az EBSD mérés előtt.  Kiderült, hogy a 10 fokos ionhámozás adja a legjobb felületet az EBSD mérésekhez.  Egy adott felületnek rövid időn belüli kétszeri elektronpásztázása EBSD céljából (4 nA, 30 kV) az ringwooditos felületet elroncsolta.  A felület gyors egymás utáni mérése más esetben is hátrányos lehet. Visegrádi SEM Anyagfizika ELTE konf. 2012, jan. 18-20.

Ringwooditok EBSD vizsgálata az NWA 5011 számú L6-os kondritos meteoritban

Recommend Documents