Sedimentologie & Stratigraphie mit dem M4 TORNADO

Das Micro-XRF-Spektrometer M4 TORNADO von Bruker ermöglicht eine minimalinvasive, schnelle räumliche Elementcharakterisierung verschiedenster sedimentären Materialien – von unverdichteten oder feuchten Sedimenten (z. B. lakustrinen oder marinen Ursprungs) bis hin zu sedimentären Gesteinen, sowohl als Schnittproben als auch als Bohrkerne.

Mit einer Spotgröße unter 20 Mikrometern und der Fähigkeit zur gleichzeitigen Detektion von Haupt-, Neben- und Spurenelementen lassen sich feine Strukturen wie chemische Variationen in laminierten Sedimenten präzise erfassen. Dank vollständiger Quantifizierungsfunktionen können die Daten mit anderen Bulk-Analysen korreliert werden, um robuste und detaillierte chemo-stratigraphische Modelle zu erstellen.

Marine und lakustrine Sedimente bewahren häufig Zusammensetzungsvariationen, die zyklische Ablagerungsprozesse und klimatische Schwankungen widerspiegeln. Darüber hinaus können sie lokal Hinweise auf katastrophale Ereignisse enthalten, die einen bestimmten Ort beeinflusst haben. All diese Informationen sind für Wissenschaftler von zentraler Bedeutung, um geologische Prozesse auf lokaler, regionaler und globaler Ebene besser zu verstehen. Ein Schlüssel zum Verständnis dieser Ereignisgeschichte ist eine präzise und robuste Charakterisierung in Maßstäben, die den in den Proben erhaltenen Variationen ähnelt.

Die geringe Spotgröße und die hohe Elementauflösung, die mit dem Micro-XRF-Spektrometer M4 TORNADO mühelos erreicht werden, machen das Gerät ideal für die Analyse fein laminierter Sedimente. Als Ergänzung zur traditionellen Linien-Scan-XRF bietet das M4 TORNADO ein umfassenderes und detaillierteres Bild vertikaler und lateraler Variationen in einem sedimentären Bohrkern oder anderen Proben.

Erfahren Sie mehr über diese wissenschaftliche Veröffentlichung:

Cornard, P.H., Degenhart, G., Tropper, P., Moernaut, J., Strasser, M. (2023). Application of micro-CT to resolve textural properties and assess primary sedimentary structures of deep-marine sandstones. The Depositional Record – The Journal of the International Association of Sedimentologists, 10, 559-580. 

Gebänderte Eisenformationen (Banded Iron Formations, BIFs) sind sowohl Zeugnisse eines bedeutenden Abschnitts der Erdgeschichte als auch die weltweit größte Quelle für abgebautes Eisenerz. Sie entstanden, als frühe Cyanobakterien damit begonnen haben, genügend Sauerstoff zu produzieren, um mit gelöstem Eisen in den Ozeanen zu reagieren. Dies führte zur Ausfällung von Eisenoxidmineralen, die sich auf dem Meeresboden ablagerten. Gebildet vor etwa 3,8 bis 1,7 Milliarden Jahren, sind BIFs heute nur noch an wenigen Orten weltweit erhalten, liefern jedoch entscheidende Einblicke in die Prozesse der frühen Ozeane.

Die Micro-XRF mit dem M4 TORNADO ermöglicht ein umfassenderes Bild jeder BIF-Probe, als es mit herkömmlichen Dünnschliffen allein möglich wäre – bei gleichzeitig kleiner Spotgröße (<20 µm) und hoher Empfindlichkeit gegenüber Spurenelementen. Die Elementverteilung, die mit dem M4 TORNADO kartiert wird, offenbart tiefgehende Details jeder Probe und erlaubt es Forschenden, die chemische Komplexität solcher Gesteine zu entschlüsseln.

Das Verständnis der Herkunft einzelner Komponenten in einem Sedimentgestein ist ein zentraler Bestandteil geowissenschaftlicher Untersuchungen zu Sedimentationsprozessen und zur Entwicklung von Terranen. Informationen wie Mineralart, Häufigkeit und Korngrößen werden üblicherweise durch aufwendige optische Mikroskopie oder durch Analyse mit dem Rasterelektronenmikroskop gewonnen. In bestimmten Fällen werden Proben gezielt auf datierbare Minerale wie Zirkon untersucht, um das Alter der Gesteine, aus denen das Ausgangsmaterial eines Sediments besteht, sowie die tektonischen Bedingungen der Erosion und Ablagerung, zu bestimmen.

Traditionelle Methoden erfordern meist eine umfangreiche Probenpräparation, etwa die Herstellung von Dünnschliffen oder polierte Epoxidharz-Einbettungen. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Mikro-XRF-Spektrometer M4 TORNADO ein schnelles Screening von Partikelproben und erkennt selbst geringste Spuren von Mineralen. Die Elementkartierung kann auch an nicht ebenen Proben durchgeführt werden – beispielsweise an Streupräparaten aus losen aufgebrachten Partikeln –, ohne dass eine Einbettung in Epoxidharz, Politur oder Kohlenstoffbeschichtung erforderlich ist. Dies vereinfacht die schnelle Probenanalyse erheblich.

Ein zusätzlicher Vorteil der Micro-XRF als ED-XRF-Technik besteht darin, dass an jedem Punkt ein vollständiges Energiespektrum simultan erfasst wird. Dadurch wird eine umfassende Charakterisierung der Probe möglich, einschließlich der Detektion unerwarteter Minerale. So lässt sich die Herkunft einer Probe systematisch und in deutlich kürzerer Zeit robust bestimmen.

Ganz gleich, ob Sie gerade die neue Instrumentierung Ihres Labors evaluieren, Ihren nächsten Förderantrag vorbereiten oder prüfen möchten, wie sich Micro-XRF in Ihre Arbeitsabläufe integrieren lässt, wir beraten Sie gerne.

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