화산학: SEM EDS를 이용한 마그마 진화 분석

SEM EDS는 수만 년에 걸친 화산암 시료의 진화 과정을 더 깊이 이해하고자 하는 화산학자들에게 강력한 도구입니다. 마그마 광물의 조성적 구역화는 지질학적 과정과 그 조건, 즉 분출 전 마그마 챔버 내의 압력, 온도 및 휘발성 함량 등을 기록하는 탁월한 방법입니다(참고문헌 1 참조). 본 연구에서는 시료의 마그마 진화에 대한 추가 정보를 얻기 위해 복잡한 분포를 보이는 플라지오클라즈에 대한 공간 분해능 EDS 분석 결과를 제시합니다.

EDS 매핑은 암석 및 광물 내 정량적 원소 분포에 대한 나노미터 규모의 기초 정보를 수집하는 데 활용 가능한 가장 신속한 분석 기법 중 하나입니다. 단 몇 분 만에 EDS 매핑은 암석 시료의 모달 분석을 제공할 수 있습니다. 또한 당사 ESPRIT 분석 소프트웨어의 HyperMap 기능을 활용한 픽셀 태깅 분광법을 통해 측정 후에도 광물의 조성에 대한 공간 분해능 분석을 가장 미세한 내부 변동까지 수행할 수 있습니다.

ESPRIT의 AutoPhase 기능은 원소 분포도를 상 분포도로 변환하여 시료 내 조성상 다른 상들을 구분하는 가장 효과적이고 결정적인 방법입니다. AutoPhase를 이용한 상 매핑은 개별 광물 유형뿐만 아니라 서로 다른 아노르타이트(An) 함량을 가진 플라지오클라즈와 같은 고체 용액 광물들까지도 서로 구분할 수 있게 합니다. 다변량 조성 분석을 통한 상 구분은 강도 원소 분포도 사용 시보다 훨씬 효과적입니다(이미지 참조). 또한 AutoPhase는 각 상의 면적 분율을 계산하므로, 점 계수법보다 모달 분석을 훨씬 효율적이고 정확하게 수행합니다(표 참조).

마그마 체류 및 분화 과정의 전형적인 시간 척도가 10~10만 년 정도인 반면(참고문헌 2 참조), XFlash® 760과 ESPRIT을 사용하면 과정 기록 광물의 매핑 및 평가를 단 몇 분 만에 수행할 수 있습니다.

참고문헌:

[1] Ginibre, C., Wörner, G., Kronz, A. (2007): 마그마 진화의 기록으로서의 결정대. Elements, 3(4), 261-266.

[2] Turner, S., Costa, F. (2007): 마그마 진화의 시간 척도 측정. Elements, 3 (4), 267-272