Röntgenfluoreszenz-Analytik (RFA) Auswertung von Daten

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1 Röntgenfluoreszenz-Analytik (RFA) Auswertung von Daten Gew.% SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Hauptelemente und Nebenelemente werden in Gewichtsprozent (Gew.%, wt.%) angegeben, MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O 5 S LOI Summe Bei Gesteinen meist in oxidischer Form (altenativ: Elementform) LOI = loss of ignition = Glühverlust = Summe der leichtflüchtigen Bestandteile

2 ppm V Cr Co Ni Zn Ga Rb Sr Y Zr Nb Mo Sn Ba Pb Th U Spurenelemente werden in parts per million (ppm), bei sehr geringen Konzentrationen in parts per billion (ppb) angegeben. ppm = g/t, mg/kg ppb = mg/t Bei Gehalten unter der Nachweisgrenze wird der Wert der Nachweisgrenze mit einem < Zeichen versehen. Die Nachweisgrenze ist die Grenze einer Messmethode, an der ein Element gerade noch zuverlässig gemessen werden kann

3 Diskriminationsdiagramme: Typen X-Y-Diagramme: linear X-Y-Diagramme: logarithmisch (einfach, doppelt)

4 Dreiecksdiagramme auf Dreieckskoordinatenpapier: A (X) B (Y) C (Z)

5 Dreiecksdiagramme: Berechnung der Koordinaten X,Y,Z für die Komponenten A, B, C: f = Faktor = 100/(A+B+C) X = A * f Y = B * f Z = C * f Summe 100 In einem Schritt: X = A * 100 / (A+B+C) Y = B * 100 / (A+B+C) Z = C * 100 / (A+B+C) z.b. A = 10 Gew.% X = 16.7 B = 20 Gew.% Y = 33.3 C = 30 Gew.% Z = 50.0

6 Komponenten Koordinaten A = 10 Gew.% X = 16.7 B = 20 Gew.% Y = 33.3 C = 30 Gew.% Z = 50.0 A (X) B (Y) C (Z)

7 Diskriminationsdiagramme zur Nomenklatur von Gesteinen z.b. Vulkanite

8 Nur Diagramm für Vulkanite benutzen

9 Diskriminationsdiagramme zur Charakterisierung von Magmen z.b. Basalte etc.

10 Diskriminationsdiagramme zur Charakterisierung von geotektonischen Milieus Ti (ppm)/1000 z.b. Basalte Ti (ppm) = TiO 2 x 5995

11 z.b. Basalte

12 Spidergramme: Spurenelement-Muster Seltenerdelement-Muster Zur graphischen Darstellung der Gehalte einer größeren Zahl von Elementen in den untersuchten Proben. Dabei werden die Elementgehalte der Probe normiert gegen eine für das untersuchte Gestein typische Durchschnittszusammensetzung. Die Spidergramme zeigen die Abweichung der chemischen Zusammensetzung der untersuchten Probe vom Normgestein z.b. Basalte: Normierung gegen den Durchschnitt von Basalten Mittelozeanischer Rücken (MORB = mid ocean ridge basalt)

13 Spurenelement-Muster Beispiel Basalt, Normierung gegen MORB ppm Analyse MORB Normierung Wert Sr / K / Rb / Ba / Th / Nb / P / Zr / Ti / Y /35 0.9

14 Spurenelement-Muster Beispiel Basalt, Normierung gegen MORB Wert Sr 5.9 K 11.6 Rb 22.0 Ba 31.7 Th 17.0 Nb 21.2 P 4.8 Zr 2.5 Ti 2.4 Y 0.9

15 Spurenelement-Muster Beispiel Basalt, Normierung gegen MORB

16 Mineralanalysen Messergebnis: Gewichts-% der Elemente (z.b. bei Metall- Legierungen) Ggf. stöchiometrisch berechnet: Oxid-% der Bestandteile (Glas, Silikatminerale): Multiplikation mit einem Stöchiometriefaktor Aus der Oxidverteilung berechnet: Mineralformel

17 Olivin: (Mg,Fe) 2 SiO 4 Gew.% Stö.faktor Gew.% Formel Si SiO Si Ti TiO Ti Al Al 2 O Al Cr Cr 2 O Cr Mg MgO Mg Ca CaO 0.24 Ca Mn MnO 0.15 Mn Fe FeO Fe Ni NiO 0.28 Ni

18 Olivin: (Mg,Fe) 2 SiO 4 Gew.% Mol.Gew Mol.Quot Kationen Sauerstoff Formel SiO TiO Al 2 O Cr 2 O MgO CaO MnO FeO NiO Faktor = Sauerstoffbasis der Formel / Zahl der Sauerstoffe der Analyse Faktor = 4 / = Formelwert = Kationenzahl * Faktor

19 Si Ti Al Cr Mg Ca Mn Fe Ni Formel Formelbesetzung: Olivin (Mg,Fe) 2 SiO 4 Mg Fe Ca Mn Ni Summe Si Cr Summe Kationen (geht nicht immer genau auf) O Anionen Endglieder Überschlagsrechnung: Forsterit = 100/(Mg+Fe)*Mg = 86.7 Fayalit = 100/(Mg+Fe)*Fe = 13.3

20 Pyroxen: (Mg,Fe,Ca) 2 (Si) 2 O 6 Gew.% Mol.Gew Mol.Quot Kationen Sauerstoff Formel SiO TiO Al 2 O Cr 2 O MgO CaO MnO FeO Na 2 O Faktor = Sauerstoffbasis der Formel / Zahl der Sauerstoffe der Analyse Faktor = 6 / = Formelwert = Kationenzahl * Faktor

21 Formel Formelbesetzung: Pyroxen (Mg,Fe,Ca) 2 (Si) 2 O 6 Si Ti Mg Al Fe Cr Ca Mg Ca Mn Na Al Mn Cr 0,018 Fe Summe Na Si Ti Al Endglieder Überschlagsrechnung (im reinen Augitsystem): Summe Kationen (geht nicht immer auf) Enstatit Ferrosilit = 100/(Mg+Fe+Ca)*Mg = 100/(Mg+Fe+Ca)*Fe O Anionen Wollastonit = 100/(Mg+Fe+Ca)*Ca Anm: Der Wert für Si im Tetraeder wird durch Ti und Al auf ergänzt, der Rest des Al kommt auf die Oktaederposition (hier nur zufällig genau 50% des Al)