Mineralogy and thin sections

A proposito di Mineralogia e Sezioni sottili

Gli scopi più comuni della preparazione di campioni di rocce, minerali, ceramiche e campioni biologici, sono:

  • Classificazione delle rocce
  • Identificazione e mappatura dei minerali: come, datazione o ricerca
  • Analisi: come, analisi di elementi rilevanti o sotto forma di tracce, esami sulla tessitura, o composizione isotopica
  • Studio delle inclusioni fluide
  • Studio dei microfossili
  • Studio dei tessuti di rocce, come porosità e permeabilità
  • Studio delle strutture e datazione di ossa/denti

Tipi di campione

I tipi di campioni possono essere suddivisi in quattro gruppi:

  1. Sezioni sottili (30µm) (+ vetrino) - per esame al microscopio ottico a luce trasmessa o al microscopio elettronico/sonda
  2. Sezioni sottili lucidate - per esame al microscopio ottico a luce trasmessa/riflessa o al microscopio elettronico/sonda
  3. Sezioni spesse (~100µm) - per esame al microscopio ottico a luce riflessa o al microscopio elettronico/sonda
  4. Blocchi/inglobamenti lucidati - per esame al microscopio ottico a luce riflessa o al microscopio elettronico/sonda

I campioni di tipo 1)+2)+3) hanno tutti "requisiti speciali" dal punto di vista materialografico. Le differenze tra questi tre tipi sono caratterizzate dalla finitura superficiale e dallo spessore del campione.

Il campione di tipo 4 è un campione materialografico più convenzionale in termini di requisiti.

Le modalità di preparazione per i quattro diversi tipi di campioni saranno simili per lo stesso identico materiale mineralogico, poiché sono le proprietà del materiale a determinare le fasi di preparazione.

Come eseguire la preparazione mineralogica e di sezioni sottili

Come preparare le sezioni sottili

La produzione di sezioni sottili è un processo in più fasi che richiede apparecchiature altamente specializzate.
La combinazione di apparecchiature, consumabili, processi di lavoro e metodi, dipende dal tipo di campione. Di seguito viene descritto un flusso di lavoro standard. I campioni mineralogici saranno descritti in dettaglio più avanti.

  1. Eseguire un campionamento da una sezione più grande
  2. Tagliare un campione da 20 x 30 x 8,0 mm., ad esempio
  3. Prelevigare o lappare il campione fino a completa planarità
  4. Prelevigare il vetrino fino ad ottenere la completa planarità e uno spessore ben definito
  5. Cementare il campione al vetrino mediante impregnazione sottovuoto
  6. Tagliare il materiale in eccesso del campione fino a ottenere uno spessore di 0,5-2,0 mm.
  7. Prelevigare le sezioni sottili per ottenere uno spessore di 80 µm
  8. Prelevigare o lappare una sezione sottile fino a uno spessore finale della sezione + resina di 30 µm, ad esempio
  9. Lucidare le sezioni sottili rimuovendo circa 10 µm.

Come ottenere blocchi/inglobamenti lucidati

La preparazione di blocchi/inglobamenti lucidati è simile a quella di altri materiali. Le procedure relative al taglio di campioni di dimensioni speciali, all'incollaggio su vetrini, etc. sono escluse dal flusso di lavoro. Questi tipi di campioni vengono sottoposti a un tradizionale processo in quattro fasi, dove per ogni fase parametri e consumabili vengono accuratamente selezionati in base al tipo di materiale.
Cutting to manage specimen

1. Tagliare il campione con dimensione e geometria adeguate

Mounting if required

2. L'inglobamento è necessario per ottenere una geometria adeguata o per proteggere il campione.

Grinding lapping

3. Prelevigatura/lappatura per rimuovere danni superficiali, ottenere una superficie piana e prepararla per la lucidatura.

Polishing to reveal the true structure.

4. Lucidatura per rivelare la reale struttura e ottenere una superficie riflettente.

Preparazione di campioni mineralogici

I campioni mineralogici sono spesso duri, fragili, porosi e disomogenei. Possono contenere fasi estremamente dure e morbide che richiedono accessori appositamente sviluppati per questi materiali.

Mineralogramma Struers - “Selezione del metodo mineralogico”
Il diagramma di selezione del metodo mineralogico comprende i metodi standard di preparazione delle sezioni sottili per una vasta gamma di minerali. È stato sviluppato in collaborazione con GEUS (Geological Survey of Denmark and Greenland).

Selezione del metodo mineralogico
Rappresentazione visiva del diagramma:

  • Insieme a GEUS, si è deciso per una rappresentazione delle proprietà minerali sotto forma di diagramma, in quanto ci è sembrata la soluzione migliore. Il diagramma è diviso in tre quadrati bidimensionali per facilitarne la comprensione e l'utilizzo.
  • La durezza della roccia è un termine che può essere difficile da comprendere, perché le rocce sono una sorta di "composito" (e un mix di minerali con durezze potenzialmente diverse). Tra i parametri importanti che caratterizzano una roccia, da soli o combinati con altri, sono la struttura interna (uguaglianza delle colonne, sfaldamenti dell'ardesia) e la misura in cui la roccia è stata sottoposta a pressione e/o (parzialmente) trasformata da vari liquidi o rocce fuse.
  • Una roccia può presentare proprietà isotrope che devono essere valutate per ogni campione, osservando il minerale insieme alla struttura generale della roccia e considerando altri elementi che possono influenzare la sua durezza.

Per dimostrare la nostra idea, abbiamo incluso nelle sezioni del Mineralogramma dieci materiali nell'elenco seguente. Vengono specificati tre metodi di preparazione per coprire tutti i materiali elencati nel diagramma. Viene fornito inoltre un metodo per materiali reattivi o sensibili all'acqua.

Come preparare sezioni mineralogiche e sottili

Mineralogramma dei materiali

Mohs Hardness Table

Durezza

La durezza è definita dal minerale più duro che costituisce almeno il 15% della roccia.

Il diagramma è suddiviso in tre grafici 2D, che rappresentano tre livelli di durezza (Mohs)
Tenero 1-3
Medio 4-6
Duro 7-10

L'omogeneità/eterogeneità di una roccia non è determinata da un contenuto minerale più o meno elevato. È più legata alla "struttura" della superficie rocciosa, ma anche alla granulometria del minerale e al suo aspetto. Per semplificare si può dire che una roccia è omogenea quando presenta uniformità di struttura e composizione uniforme in tutte le direzioni (modello uniforme).

Consolidation

Consolidamento

Per rendere qualcosa fisicamente più forte e più solido
Consolidato: buona coesione per rendere il materiale più robusto o più solido/massiccio.

Grani intrecciati, privi di fratture/porosità
Non consolidato: "sciolto", poroso, si rompe facilmente, grani poco cementati, ecc.

Homogeneity

Omogeneità

Omogeneità ed eterogeneità sono concetti relativi all'uniformità di un materiale.
Un materiale omogeneo ha una composizione uniforme e proprietà simili.
Il materiale eterogeneo è nettamente non uniforme in queste qualità.

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