Μελέτη της δομής καλιούχων αστρίων από πυριγενή πετρώματα της Βορείου Ελλάδος με φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμούς FOURIER (FTIR) και με περιθλασιμετρία κόνεως ακτίνων-Χ (XRD):
Creators: name: Θεοδόσογλου, Ελένη Χ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Κ-ούχοι άστριοι
Δομική κατάσταση
FTIR
XRPD
Κ-feldspars
Structural state

description: Οι καλιούχοι άστριοι είναι μέλη μίας ευρύτερης ομάδας ορυκτών, των αστρίων. Η δομή τους αποτελείται από ένα τρισδιάστατο ικρίωμα τετραέδρων Si και Al. Οι τρεις από τις τέσσερις τετραεδρικές θέσεις της μοναδιαίας κυψελίδας τους καταλαμβάνονται από Si, ενώ η τέταρτη από Al. Η υψηλής θερμοκρασίας μορφή KAlSi3O8, το σανίδινο, κρυσταλλώνεται στο μονοκλινές σύστημα (C2/m), ο χαμηλής θερμοκρασίας μικροκλινής στο τρικλινές (C"1" ̅), με ενδιάμεσο μέλος, το ορθόκλαστο, το οποίο αν και θεωρούνταν ότι κρυσταλλώνεται στο μονοκλινές (από μελέτες με οπτικές μεθόδους και ακτίνων-Χ), αποδείχτηκε ότι η δομή του αποτελείται από αλλεπάλληλα επίπεδα πολυδυμίας τρικλινούς συμμετρίας. Οι περιοχές δειγματοληψίας επιλέχθηκαν με βάση προγενέστερες μελέτες της δομής των Κ-ούχων αστρίων, έτσι ώστε να καλύπτουν όλο το φάσμα της δομικής τους κατάστασης κι εντοπίζονται στις εμφανίσεις πυριγενών πετρωμάτων της Βόρειας Ελλάδας. Η λήψη των Κ-ούχων αστρίων από το σύνολο των ορυκτών των διάφορων πετρογραφικών τύπων έγινε με τρόπο, ώστε να είναι όσο το δυνατόν αμιγείς Κ-ούχες φάσεις. Η μελέτη τους με τη μέθοδο XRPD έδειξε ότι τα 95 εξεταζόμενα δείγματα διακρίνονται σε 29 σανίδινα, 24 ορθόκλαστα και 42 μικροκλινείς. Από τα δεδομένα των περιθλασιογραμμάτων τους υπολογίστηκε αρχικά ο βαθμός τρικλινικότητάς τους (Δ), οι κυψελιδικές τους παράμετροι και τέλος η πιθανότητα κατάληψης των Τ θέσεων από το κατιόν του Al. Επίσης, παρατηρήθηκε ότι η χρήση διαφορετικών αρχικών κυψελιδικών παραμέτρων ή διαφορετικού αριθμού ανακλάσεων έχει ως αποτέλεσμα τον υπολογισμό διαφορετικών τιμών των κυψελιδικών τους παραμέτρων. Από τη μελέτη των φασμάτων FTIR προέκυψε ότι όλα τα δείγματα εμφανίζουν κοινά χαρακτηριστικά σε συγκεκριμένες περιοχές. Παρατηρήθηκε αύξηση της οξύτητας των κορυφών και του αριθμού τους ανάλογα με την αύξηση του βαθμού της ταξινομημένης διάταξής τους. Ωστόσο, αν και κάθε είδος Κ-ούχου αστρίου παρουσιάζει όμοια κοινά χαρακτηριστικά, μεταξύ των τριών ειδών παρατηρούνται διαφοροποιήσεις. Τα σανίδινα παρουσιάζουν 8 διευρυμένες κορυφές, τα ορθόκλαστα 9 κορυφές και 2 shoulder, ενώ οι μικροκλινείς 12 οξείες κορυφές. Παρατηρείται ότι δύο κορυφές, στα 548 και 638cm-1, μετατοπίζονται με την αύξηση του βαθμού ταξινομημένης διάταξης στα 536 και 647cm-1. Βρέθηκε ότι η θέση των δύο κορυφών κι ο λόγος τους σχετίζονται με το βαθμό ταξινομημένης διάταξης των Κ-ούχων αστρίων με γραμμικές εξισώσεις και πολύ καλούς συντελεστές συσχέτισης. Με αντίστοιχες γραμμικές εξισώσεις συνδέονται ο λόγος των κυψελιδικών παραμέτρων b/c και των ανακλάσεων των επιπέδων 2θ 060/"2" ̅04, ενώ η παράμετρος t10 με εκθετικές. Δε βρέθηκε αντιστοιχία στη θέση των κορυφών με την παράμετρο t1m, την κυψελιδική παράμετρο a και τη γωνία 2θ της ανάκλασης του επιπέδου "2" ̅01. Εκτιμήθηκε γραφικά η θερμοκρασία που αντιστοιχεί στη δομική κατάσταση των Κ-ούχων αστρίων και συσχετίσθηκε με τις θέσεις και το λόγο των δύο κορυφών με γραμμικές εξισώσεις και πολύ καλό συντελεστή συσχέτισης. Από όλα τα παραπάνω προκύπτει ότι από τα χαρακτηριστικά των φασμάτων FTIR μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για το είδος του Κ-ούχου αστρίου, τη δομική κατάστασή του, αλλά και τη θερμοκρασία της δομικής του κατάστασης.
description: K-feldspars are members of a greater mineral group, feldspars. Their structure consists of a three dimensional array of Si and Al tetrahedral. Three of the four tetrahedral sites of their formula unit are occupied by Si cations and the fourth by Al cation. High temperature form of KAlSi3O8, sanidine, crystallizes in monoclinic system (C2/m) and the low temperature microcline in triclinic (C"1" ̅). The intermediate form, orthoclase, thought to be crystallized in monoclinic (from optical and X-ray methods), but it was demonstrated that its structure consists of successive planes of triclinic multitwinning. The studied areas were chosen based on former studies of their K-feldspar structures in order to be studied the entire range of their structural state and are localized in the igneous rocks of Northern Greece. The K-feldspar extraction of the rest minerals of the various rock types where made in such a way to be as pure K-feldspar phase as possible. According to the results from the XRPD method, the 95 studied samples are divided in 29 sanidines, 24 orthoclases and 42 microclines. The degree of their triclinicity (Δ) was calculated from data of their XRPD patterns, as well as their cell parameters and the possibility of Al cation to occupy the T sites. Moreover, it was noticed that the use of different initial cell parameters or different number of reflections affect the values of the calculated cell parameters. The study of their FTIR spectra revealed that all samples show common features in specific areas. Furthermore, it is observed sharpening and increase of the number of their bands as the ordering of their structural state is increasing. Each of the three different K-feldspar species present common features, but amongst them differentiations are observed. In the spectra of sanidines 8 broad bands, of orthoclases 9 bands and 2 shoulders and of microclines 12 sharp bands are observed. From the above mentioned frequencies it is observed that two bands at 548 and 638cm-1 are shifted to 536 and 647cm-1 as the ordering of their structural state is increasing. The frequency each of the two bands as well as their ratio are correlated with the ordering of K-feldspars’ structural state with linear equations and very good correlation coefficients. With analogous linear equations are associated the ratio of the cell parameters b/c and the reflections of the 2θ 060/"2" ̅04, while the t10 parameter with exponential equations. The parameter t1m, the cell parameter a and the reflection of the 2θ"2" ̅01 could not associated with the above mentioned paramaters. Furthermore the temperature corresponding to their structural state was estimated graphically and correlated, also, with the frequencies of the two above mentioned bands and their ratio, with a linear equation with a very good correlation coefficient. Summarizing the above studies, the FTIR spectral features can provide information about the species of the K-feldspar, their structural state, as well as the temperature corresponding to their structural state.