Measuring the composition of sediments on the X-ray Lab

The purpose of the X-ray lab is to carry out powder diffraction analyses of minerals and rock powders. X-ray diffraction (XRD) analyses allow the identification of minerals based on their atomic structure. During XRD analysis, X-ray beams reflect off parallel atomic layers within a mineral over a range of diffraction angles. Because the X-ray beam has a specific wavelength, there are only specific angles which the exiting rays will be detected and counted by the detectors. Like every person has their one unique set of fingerprints every mineral has a unique diffraction pattern that can be used for identification.

Based on this principle and using an X-ray diffractometer, scientists can evaluate the mineralogical composition of sediments and the alteration products of ocean crust material. As you know during this expedition we have been collecting mainly sediments from the seafloor. So we have been performing XRD analysis on one sample 2 cm3 per core. The sediment samples are frozen, freeze-dried to remove water, and ground by hand with an agate mortar and pestle.

After this procedure the prepared samples are top-mounted onto a sample holder and analyzed using a Bruker D-4 Endeavor diffractometer. When an X-ray beam hits a sample and is diffracted, we can measure the distances between the planes of the atoms that constitute the sample by applying Bragg's Law.

A diffractogram is produced and peak identification is done graphically through Bruker’s evaluation software that is used for processing and analysis of XRD diffraction patterns and allows for mineral identification. In the figures below you can see a diffractogram, of a sample collected during this expedition, where the blue peaks correspond to quartz and the red peaks match calcite diffraction patterns.

Comments

Measuring the composition of sediments on the X-ray Lab

Olá professor -

Não percebi muito bem para que serve este método de estudar os sedimentos, os gráficos correspondem a minerais, mas qual é o objectivo de cada um dos gráficos? Simplesmente estudar os minerais ou relacionar com o fundo oceânico existente?

Diogo Aleixo 10ºD

Olá Diogo -

Como vimos esta manhã durante a videoconferência o grande objectivo destas análises é determinar a composição mineralógica dos sedimentos, i.e. quais os minerais que constituem os sedimentos que estamos recolher através das perfurações. Os gráficos (difractogramas) apresentam vários picos que variam de mineral para mineral de acordo com um padrão de difracção dos raios X que é único para cada mineral. Tal como as tuas impressões digitais são únicas, o mesmo acontece com os padrões de difracção de cada mineral.

Uma vez na posse dos dados relativos à composição mineralógica dos sedimentos os cientistas podem interpretar qual o seu significado ambiental e a sua origem. Como sabes nesta expedição temos recolhido muita argila... acontece que existem vários tipos de argilas compostas por minerais distintos, pelo que ao identificarem estudarem os diferentes minerais de argila existentes nos testemunhos de sedimentos podem inferir as condições geológicas em que estas se formaram e depositaram no fundo do mar.