Mapping und semi-quantitative Analyse von Schiefer und Schiefertafeln

Bezüglich der Veröffentlichung "Ton und Tonmineralien" von Daniel B. Shaw werden "kommerziell geförderte Tonerden zu Borspülungen gegeben, um Viskosität aufzubauen, den Flüssigkeitsverlust zu kontrollieren, usw." Zusätzlich werden "ein oder mehrerer Tonmineralien zu nahezu allen Sedimentgesteinen gegeben. Deren Reaktionen gegenüber Bohrprozessen können erhebliche Probleme, wie Lochvergrößerungen, Verschlammungen, Schieferverwässerungen sowie das "Gumbophänomen" verursachen." Die Tonmineralien sind darüberhinaus "die instabilsten Mineralien. Ihre Zusammensetzung und Struktur sind bestimmend für die jeweiligen Eigenschaften, welche zu einem großen Teil die Gesteinseigenschaften steuern in denen die Mineralien vorkommen. Deswegen ist es wichtig, die Zusammensetzung der Mineralien zu verstehen, um eventuelle Probleme bei Bohrarbeiten sowohl bestimmen als auch vorhersagen zu können."

Das ZSX Primus II WDXRF Spektrometer von Rigaku wurde zur Analyse geologischer Proben und in Unterstützung mit durchgeführten Röntgenbeugungsanalysen genutzt.

Abbildung 1
Abbildung 2

Die Proben, ein Tonschieferstück und ein Stück Schiefer, wurden nebeneinander gelegt und die Oberflächen wurden so flach wie möglich vereinheitlicht. Danach wurden die Proben in den Mappingbecher gegeben (Abbildung 1 und 2) und ohne weitere Vorbehandlung am ZSX Primus von Rigaku mithilfe der sehr einfachen EZ Scan semi-quantitativen Analyseroutine, in Kombination mit den Fähigkeiten für kleine Messfelder/Mappingbereiche am ZSX Primus von Rigaku, vermessen.

 
Massen % 
(Slate-SQX)
 Massen %
(Shale-SQX)
Na2O
1.285
nd
MgO
1.748
1.489
Al2O3
11.578
24.227
SiO2
43.451
64.925
P2O5
0.198
0.105
SO3
nd
0.139
K2O
2.522
4.260
CaO
33.680
0.138
TiO2
nd
1.517
Fe2O3
5.399
3.149
SrO
0.138
nd
Rb2O
nd
0.017
ZrO2
nd
0.033

Aus den Punktanalysen der Tonschiefer- und Schieferbereiche mit 1 mm Durchmesser (Tabelle 1), ergeben sich deutliche Unterschiede des weicheren Tonschiefers und der härteren, stabileren Schiefertafeln. Diese Unterschiede werden in den dreidimensionalen Elementverteilungsbildern auf dramatische Art und Weise veranschaulicht (siehe unten).

Al:

Ca:

Die Anwesenheit von Kalium kann auf das Vorhandensein von Alkalifeldspat zurückgeführt werden. Dabei kann die Gegenwart von Kalzium und Natrium auf das Vorhandensein von nicht quellfähigem Ton und Quellton zurückgeführt werden. Montmorillonit, Bentonit oder Smektit sind allgemeine Begriffe für diese Tonerden.

Fe:

K:

Als Randnotiz kann genannt werden, dass qualitativ hochwertigste Bedachungen sowie Bodeninstallationen Schiefer insbesondere aufgrund seiner Beständigkeit und Haltbarkeit gegenüber feuchten Witterungsbedingungen nutzen. Im Bauwesen stellt Tonschiefer eine minderwertigere Alternative zu Schiefertafeln dar. Zwar ist Tonschiefer deutlich billiger, kann dabei jedoch nur in weniger anspruchsvollen Anwendungen genutzt werden.

Na:

S:

Das ZSX Primus von Rigaku ist ein 4kW WDXRF System, das sowohl Mapping als auch Punktanalysen bis zu 0.5 mm ermöglicht. In Kombination mit dem Analysebereich von F bis über U bietet das System dem Geologen einen direkten Einblick in Gesteine oder petrografische Platten. Die XRF-Daten, die auf diese Art und Weise erhalten werden können, sind als unterstützende Informationen zur elementaren Zusammensetzung sehr nützlich und helfen dabei, Daten aus Pulverröntgenbeugungsanalysen verstehen zu können.

Sl:

Die Pulverröntgenbeugung kann als Technik zur detaillierten Charakterisierung einer Probe auf Tonschiefer oder Schiefer genutzt werden. Für Details siehe das Anwendungsbeispiel zu "XRD-Identifizierung von Tonschiefer vs. Schiefer—Eindeutige Charakterisierung oder Lehrgeld zahlen".


Das ZSX Primus II weist als Besonderheit eine innovative Konfiguration der Röntgenröhre und optischer Systeme über der Probenkammer auf. Sie müssen sich somit niemals wieder um Kontamination der Strahlenbahn oder um Zeitverlust wegen Reinigung und Instandhaltung der Probenkammer sorgen. Die Anordnung der optischen Systeme über der Probenkammer schließt notwendige Reinigungsschritte aus und vermindert so den Zeitaufwand. Read more...