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Synchrotronstrahlung ermöglicht eine Vielzahl von physikalisch-chemischen Methoden, die für geowissenschaftliche
Fragestellungen wichtig sind. Dazu gehört die Bestimmung der Spurenelemente in Mineralen und Gesteinen mit hoher Genauigkeit und Ortsauflösung
(SXRF). Andererseits benutzt man Beugungsmethoden zur Phasenanalyse und zur Bestimmung der geometrischen Anordnung von Atomen,
Ionen oder Molekülen in Mineralen (Einkristall- und Pulverdiffraktometrie). Die Bedingungen, die im Erdinneren herrschen, lassen sich
nur experimentell erforschen. Die Hochdruckkristallographie mit Synchrotronstrahlung hat daher große Beiträge in der Mineralogie gebracht
(Druckzellen, energiedispersive Synchrotronstrahlung). Spektroskopische Verfahren werden zur Untersuchung der chemischen Bindung in
Mineralen und Kristallen, aber auch zur Lösung von struktureller Probleme oder zur Bestimmung von Kationenverteilungen angewandt
(XAS, XAFS/EXAFS, XANES, IRS).
Quelle: Physikalisch-chemische Untersuchungsmethoden in den Geowissenschaften, 2001
Mehr zum Thema:
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Pressemitteilung der ESRF (30.07.2012)
Scientists have recreated the extreme conditions at the boundary between Earth's core and its mantle, 2,900 km beneath the surface. Using the world's most brilliant beam of X-rays, they probed speck-sized samples of rock at very high temperature and pressure to show for the first time that partially molten rock under these conditions is buoyant and should segregate towards the Earth's surface. This observation is a strong evidence for the theory that volcanic hotspots like the Hawaiian Islands originate from mantle plumes generated at the Earth's core-mantle boundary. The results are published in Nature dated 19 July 2012.
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KFS-Broschüre "Forschung mit Synchrotronstrahlung in Deutschland" (2001)
Die Kenntnis der Eigenschaften von Materie unter extremen
Bedingungen (hier hoher Druck und/oder hohe Temperatur)
ist grundlegend für Festkörperphysik sowie Material- und
Geowissenschaften. In Hochdruckzellen mit Diamanten
können an den Proben Drücke bis zu 4 Megabar (Mbar),
wie im Innersten der Erde, erzeugt werden. Die auf wenige
Mikrometer fokussierte, hochintensive
Synchrotronstrahlung ist unabdingbar für die Untersuchung
der winzigen Proben in den Hochdruckzellen.
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BESSY-Jahresbericht 2003
Wasser spielt in den geodynamischen Prozessen der Erde eine wichtige Rolle. Es kann nicht nur in nominell wasserhaltigen
Mineralen wie Amphibol, Glimmer und Talk vorkommen, sondern auch in Mineralen wie Pyroxen, Granat und Olivin. Solche
Minerale können Spuren von OH in Punktdefekten aufnehmen. Obwohl der Wassergehalt in diesen Mineralen generell sehr niedrig
ist (bis zu 0,1 Gew. % H2O), ist der Gesamtgehalt im Oberen Matel groß und kann sogar den der Hydrosphäre übertreffen.
Spuren von Wasser in Mineralen können mit der IR-Spektroskopie aufgespürt werden.
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BESSY-Jahresbericht 2005
To investigate fracture propagation in hard rocks in response to applied loads it is essential to
know the existence and orientation of pre-existent microcracks. Because nucleation, growth
and interaction of microcracks are considered to be the dominant, controlling mechanisms of
macroscopic failure. Nevertheless, grain boundaries, low-aspect ratio cavities or interfaces of
two different minerals can also function as stress concentrators and be responsible for crack
initiation. Synchrotron tomography at
BESSY provides the possibility to investigate microscopic features of natural rock samples.
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