Kristályorientáció - térképezés (SEM-EBSD) opakásványok és fluidzárványaik

1. Kristályorientáció-térképezés (SEM-EBSD) opakásványok és fluidzárványaik infravörös mikroszkópos vizsgálatához Takács Ágnes, Molnár Ferenc & Dankházi Zoltán Ásványtani Tanszék & Anyagfizikai Tanszék Centrumban a tudás – A Természettudományi Kar anyag- és élettudományi kutatásainak bemutatkozása 2011. november 24.

2. 50 μm Kutatási téma Fluid-kőzet kölcsönhatás vizsgálata a Lahóca Cu-Au ércesedésben • kölcsönhatás során létrejött új ásványegyüttesek vizsgálata • ásványok fluidzárványainak vizsgálata • hidrotermális folyamatok kémiai és fizikai paramétereinek ( pl. hőmérséklet, nyomás, pH, oxidációs viszonyok) változása időben és térben Fluidzárványok: • néhány mikrométeres • ásványokban csapdázódott • folyadékkal és gőzzel telt üregek • fluidum min. hőmérséklete • fluidum kémiai összetétele Fluidzárványok kvarcban (SiO2) Zónás piritkristályok (FeS2) visszaszórt elektron képe

3. Kutatási téma Fluid-kőzet kölcsönhatás vizsgálata a Lahócai Cu-Au ércesedésben Ércásványok fluidzárványainak vizsgálata infravörös fényben fluidzárványok enargitban (Cu3AsS4) • egyes ércásványok átlátszóak a fény infravörös tartományában fluidzárványok antimonitban (Sb2S3) fluidzárványok enargitban (Cu3AsS4) Infravörös fluidzárvány vizsgálatoknál használandó berendezések

4. Vizsgált ércesedés geológiai háttere Lahóca-hegy, Recsk • sekély mélységű (max. ~ 300 m) • epitermális Cu-Au ércesedés • befogadó kőzet paleogén korú vulkáni kőzetsorozat • tömzsös kifejlődés • főbb ércásványok: enargit Cu3AsS4 luzonit Cu3AsS4 termés arany calaverit AuTe2 petzit Ag3AuTe2 Enargit- és luzonitkristályok reflexiós mikroszkópos képe (+N) Lahóca, Recsk Érctestek 3D modellje

5. IR mikroszkópos megfigyelések • változó mértékű IR átlátszóság • egyes esetekben hőmérséklet hatására csökkenő IR átlátszóság • inhomogén opacitás • növekedési zónák Enargitkristályok IR mikroszkópos képe • mintavastagság és kémiai összetételbeli változás (pl. Sb helyettesítés az As helyén) befolyásolhatja az IR átlátszóságot • az optikai értelemben anizotróp ásványok optikai tulajdonságai függnek a kristályok orientációjától vizsgáljuk az enargit IR átlátszóságát a kristályorientáció függvényében

6. Orientációtérképezés (OIM-EBSD) • Elektronmikroszkópban végezhető, visszaszórtelektron-diffrakción (EBSD) alapuló vizsgálati módszer Sematikus ábra a Kikuchi-vonalak (EBSD) keletkezéséről FEI Quanta 3D FIB-SEM Hikari EBSDdetektor EDAX-TSL szoftvercsomag Adott orientációjú enargitkristály észlelt és értelmezett Kikuchi-ábrája elektronforrás • gyorsítófesz. 20 kV • mintaáram ~5 nA • szögfelbontás ~1° • térbeli felbontás ~50 nm EBSD-detektor

7. TD RD 200 µm Orientációtérképezés - eredmények Sztereografikus vetület (Pólusábra) IR opak minta Kristályorientációs térképek • szögtartó, centrális vetítés IR átlátszó minta IR mikroszkópos felvételek

8. Orientációtérképezés - eredmények Inverz pólusábra alapján színezett EBSD-térképek Enargit Luzonit Képminőségtérkép (Image quality map) Fázistérkép IR mikroszkópos kép IR mikroszkópos kép

9. VIS/IR mikro-spektrofotométer Az enargitminták infravörös fényáteresztő képességének kvantifikálása • IR tartomány (800-1800 nm) - áteső fénymenetű mérés: az IR átlátszóság direkt mérése, az ásvány optikai indikatrixának meghatározásához - ráeső fénymenetű mérés: ásványok pontos azonosítása • Látható fény (VIS) tartomány (400-700 nm) Enargit és luzonit referencia reflexiós görbéi Criddle&Stanley (1993)

10. IR átlátszó IR opak 200 µm Infravörös fényáteresztő-képesség Enargiton mért IR spektrumok • minták vastagsága: ~100 µm Inverz pólusábra Inverz pólusábra

11. Eredmények összegzése • az IR átlátszóság és a kristályorientáció közötti kapcsolat kimutatása • zárványvizsgálatokhoz már 10%-os IR fényáteresztő- képesség is elégséges ( ~ 100 µm-es mintavastagság esetén) Végső cél: • enargit teljes optikai indikatrixának meghatározása a fény IR tartományában Mért kristályorientációk sztereografikus vetületben ábrázolva

12. Eredmények – Lahóca Cu-Au nyersanyagtelep Késői kvarc DDK Enargit Korai kvarc ÉÉNy NaCl-H2O Az enargit fluidzárványai a teljes hidrotermális folyamat ércképződési szakaszát reprezentálják, melyet más ásványok hasonló vizsgálatával nem ismerhetnénk meg! Érctestek 3D modellje

13. Köszönöm a figyelmet! Köszönettel tartozunk Dódony Istvánnak az EBSD-adatok értelmezése során adott hasznos tanácsaiért! A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg (TÁMOP 4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0003).