Analisi tomografia atomo sonda delle fasi minerali essolte

Sommario

L'analisi della morfologia, della composizione e della spaziatura delle lamelle di essoluzione può fornire informazioni essenziali per comprendere i processi geologici legati al vulcanismo e al metamorfismo. Vi presentiamo una nuova applicazione di APT per la caratterizzazione di tali lamelle e confrontiamo questo approccio con l'uso convenzionale della microscopia elettronica e della nanotomografia basata su FIB.

Abstract

I tassi di diffusione degli elementi e la temperatura/pressione controllano una serie di processi vulcanici e metamorfici fondamentali. Tali processi sono spesso registrati in lamelle essolate dalle fasi minerali dell'ospite. Così, l'analisi dell'orientamento, delle dimensioni, della morfologia, della composizione e della spaziatura delle lamelle di essoluzione è un'area di ricerca attiva nelle geoscienze. Lo studio convenzionale di queste lamelle è stato condotto mediante microscopia elettronica a scansione (SEM) e microscopia elettronica a trasmissione (TEM), e più recentemente con nanotomografia a base di fascio ionico focalizzato (FIB), ma con informazioni chimiche limitate. Qui, esploriamo l'uso della tomografia atom probe (APT) per l'analisi su nanoscala della lamella e supposta essuaente in titanomagnetite ignea dai depositi di cenere eruttata dal vulcano attivo Soufrière Hills (Montserrat, Indie Occidentali Britanniche). APT consente il calcolo preciso delle distanze interlamellar (14-29 x 2 nm) e rivela profili di diffusione fluida senza confini di fase taglienti durante lo scambio di Fe e Ti/O tra le lamellae srisolte e il cristallo ospite. I nostri risultati suggeriscono che questo nuovo approccio consente misurazioni su nanoscala della composizione lamellae e della spaziatura interlamellar che possono fornire un mezzo per stimare le temperature della cupola lava necessarie per modellare i tassi di estrusione e il fallimento della cupola lavica, entrambi i quali svolgono un ruolo chiave negli sforzi di mitigazione dei rischi vulcanici.

Introduzione

Lo studio della mineralogia chimica è stata una delle principali fonti di informazioni nel campo delle Scienze della Terra per più di un secolo, poiché i minerali registrano attivamente i processi geologici durante e dopo la loro cristallizzazione. Le condizioni fisiochimiche di questi processi, come i cambiamenti di temperatura durante il vulcanismo e il metamorfismo, sono registrate durante la nucleazione minerale e la crescita sotto forma di zonazione chimica, striature e lamelle, tra gli altri. Le lamelle di essoluzione si formano quando una fase si smescola in due fasi separate nello stato solido. L'analisi dell'orientamento, delle dimensioni, della morfologia e ....

Protocollo

1. Approvvigionamento, selezione e preparazione di grani minerali

NOTA: I campioni sono stati ottenuti dalla collezione catalogata presso l'Osservatorio del Vulcano di Montserrat (MVO) e derivati dalla caduta di depositi derivanti da un vigoroso episodio di ventilazione di cenere sul vulcano di Soufrière Hills avvenuta il 5 ottobre 2009; questo è stato uno dei 13 eventi simili nel corso di tre giorni¹⁴. Questa ventilazione di cenere ha preceduto una nuova fase di crescita della cupola lavica (fase 5) iniziata il 9 ottobre. L'analisi precedente di questo campione ha mostrato che è una combinazione di frammenti di roccia....

Risultati

Come molti cristalli di titanomagnetite provenienti da varie fasi dell'eruzione del vulcano delle colline di Soufrière (SHV), il cristallo analizzato qui contiene lamella essoluzione <10 m di spessore, visibile nelle immagini SECONDARIe SEM(Figura 1d),che separano le zone di Magnetite ricca di ti, che indica uno stadio C2 di ossidazione¹⁸. Sulla base delle immagini SEM, la spaziatura tra queste lamellae varia da 2 a 6 m (n - 15). Quattro punte di campioni .......

Discussione

Le ricostruzioni di dati APT 3D consentono una misurazione precisa della spaziatura interlamelllar nel cristallo analizzato ad una risoluzione di tre ordini di grandezza superiore a quelli misurati dalle immagini SEM convenzionali. Ciò indica che le variazioni atomiche nella chimica si verificano su un'estensione spaziale tre ordini di grandezza più piccoli dei cambiamenti omonotabili omerico. Inoltre, le distanze interlamelllar misurate (29 nm e 14 nm), sono coerenti con la scala di lunghezza per l'ossidiatore rispetto .......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
InTouchScope Microscopio Elettronico Secondario (SEM)	JEOL	JSM-6010PLUS/LA
Focus Ion Beam (FIB) Microscopio Elettronico Secondario (SEM)	TESCAN	LYRA XMU
Sonda atomo elettrodo locale (LEAP)	CAMECA	5000 XS
(IVAS, versione 3.6.12).			software di elaborazione

Software di visualizzazione e analisi integrato