TESCAN TIMA 助力“嫦娥五号”细粒月壤研究 二维码
发表时间:2024-12-24 10:00 ——更高效、更便捷、更准确的表征和分析其矿物学-化学成分特征 编者荐语:泰思肯(TESCAN)荣幸与西北大学合作。TESCAN TIMA 自动综合矿物分析系统以场发射扫描电镜为平台,结合EDS和专业分析软件,可更快速、更精准的识别矿物,并对研究样品进行基础矿物学表征和化学分析,在“嫦娥五号”细粒月壤样品研究中发挥了关键作用。感谢西北大学、桂林理工大学等单位,期待未来更多合作。 作者:宋文磊、陈宏毅等 原文: 月壤是月球样品返回研究及遥感观测的直接对象,对我们了解月球的物质组成、形成和演化历史以及月球资源利用等具有重要意义。月壤在形成过程中经历了反复破碎、压实、熔融和胶结等演化过程,致使其物质组成和结构均十分复杂,且月壤粒径极细小,多以微米(μm)尺度为主。传统的矿物学分析方法在研究和表征月壤矿物化学特征中相对耗时耗力,且准确度会因主客观因素有所波动。近年来逐渐兴起的基于高分辨率场发射扫描电镜-多能谱系统并结合计算机图形和数据处理技术的矿物自动定量分析系统,可实现对复杂地质样品进行矿物种类、含量、成分、粒度、形态、共生关系和元素赋存状态等矿物化学参数进行微区原位的快速统计分析。 近日,西北大学地质学系、西北大学-香港大学地球与行星科学联合中心博士生陈倩、宋文磊副教授与桂林理工大学地球科学学院陈宏毅教授等合作利用矿物自动定量分析系统 (TIMA)对近8万颗“嫦娥五号”细粒月壤样品实现了快速、量化且准确的矿物相特征参数表征,并成功定量了细粒月壤的化学组成,为未来稀少地外返回样品的精细矿物学研究及准确化学定量提供了新的测试方法。研究成果近期发表在国际光谱学专业期刊《Atomic Spectroscopy》上(Automated Fast and Quantitative Mineralogical Characterization of Chang’e-5 Lunar Soils. https://doi.org/10.46770/AS.2024.202)。 图1 TIMA统计的不同粒径月壤颗粒伪彩矿物相图、矿物含量和主要矿物共生关系图 研究人员利用西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室的矿物自动定量分析系统(捷克TESCAN TIMA-X GMH,TIMA)采用点阵模式对“嫦娥五号”细粒月壤样品进行扫描分析(较传统扫描模式,该扫描模式在保证高效分析的同时所得数据更加精准),TIMA在45个小时内快速识别出79604颗粒径大于2μm的月壤颗粒,其分析所得矿物类型和含量占比数据与前人通过XRD和激光拉曼分析结果基本一致(图1)。基于矿物含量及其化学成分计算的月壤全岩化成组成,也与前人通过XRF、INAA和ICP-MS获得的测试结果高度一致。与此同时,TIMA定量统计的矿物共生关系显示辉石、斜长石、橄榄石和钛铁矿等矿物密切共生(图1),表明样品主要为嫦娥五号着陆区当地玄武岩破碎再胶结的产物。研究工作中作者进一步统计了月壤颗粒粒径分布特征以及矿物种类、含量和颗粒整体化学组成随粒径的演化趋势(图2)。此外,TIMA还可针对磷灰石、锆石、陨硫铁等某月壤次要矿物进行快速(结构和成分等)筛选并定位或归类,为更进一步的微区微束分析(如TEM、EPMA、LA-MC-ICPMS和SIMS等)提供关键矿物学数据参考。 图2 月壤颗粒粒径分布直方图以及矿物含量、颗粒化学组成与粒径的变化趋势图 该研究表明利用TIMA测试能较传统矿物学手段更快速准确的获取小粒径(<20微米)地外样品的结构化学组成,并将其矿物产出状态和成分特征密切关联,在较少样品损耗情况下获取对原始月岩物质特征及月壤演化规律的系统认识。同时,TIMA分析还可获得不同粒度岩屑、矿屑、玻屑的形态特征和分布规律,为未来载人登月和资源原位利用等航天工程提供重要参考。综合来看,包括TIMA在内的矿物自动定量分析技术是实现细粒地外样品微区矿物结构和化学分析的新方法,具有高效,便捷,微区等分析优势,极大地节约了对海量细粒月壤颗粒进行研究的时间和人力成本,可作为月壤等地外天体返回样品研究流程的重要基础环节之一。 图3 月壤颗粒中陨硫铁的单矿物形态特征和成分变化规律 致谢西北大学郭壮副教授、黄康俊教授、袁洪林教授、博士生许丹妮和王星,中国地质大学(武汉)汪在聪教授和李毅恒博士以及泰思肯公司的Marek Dosbaba博士、Eligiusz Gugala博士以及胡轶工程师等也参与了该研究工作。样品得到国家航天局嫦娥五号返回月球样品的支持(CE5C0200和CE5C0400),该研究得到国家自然科学基金项目(42130102,42273070和42473051)的资助。 版权申明:本文由宋文磊老师授权发布。未经允许,请勿转载。转载文章请联系: TESCAN中国市场部 地址:上海市闵行区联航路1688弄旭辉国际10号楼 咨询热线:021-64398570 邮箱: market-china@tescan.com 中国电镜用户之家:www.tescan-china.com.cn TESCAN TIMA官网:https://zh.info.tescan.com/natural-resources/tima-product 公众号:TESCAN公司
文章分类:
行业动态
|