Spectroscopie minérale et analyse chimique

Les méthodes spectroscopiques et d'analyse chimique globale révèlent la composition, les états d'oxydation et les environnements de liaison des minéraux, au-delà de ce que la diffraction et la microscopie seules peuvent montrer.

Definition

L'utilisation de techniques spectroscopiques et d'analyse chimique globale pour déterminer la composition, les états d'oxydation et les environnements de liaison atomique des minéraux.

Scope

Ce sujet couvre les méthodes spectroscopiques appliquées aux minéraux, la spectroscopie vibrationnelle infrarouge et Raman, la spectroscopie Mössbauer de l'oxydation du fer et de l'occupation des sites, l'absorption optique et la fluorescence X, ainsi que l'analyse chimique globale et des éléments traces par des techniques telles que l'ICP et la spectrométrie de masse. Il établit un lien entre les signatures spectrales et l'environnement cristallochimique.

Core questions

• Que révèlent les spectres infrarouges et Raman sur la structure et les liaisons des minéraux ?
• Comment la spectroscopie Mössbauer détermine-t-elle l'état d'oxydation et le site du fer ?
• Comment sont mesurées les compositions globales et en éléments traces des minéraux ?
• Comment les méthodes spectroscopiques complètent-elles la diffraction et la microanalyse ?

Key theories

Spectroscopie vibrationnelle des minéraux

Les spectres infrarouges et Raman enregistrent les fréquences des vibrations atomiques dans les structures minérales, permettant d'identifier les liaisons et les groupes fonctionnels tels que l'eau, l'hydroxyle et le carbonate, et de distinguer les phases structurellement similaires.

Détermination de l'environnement du fer par spectroscopie Mössbauer

L'absorption résonante sans recul des rayons gamma par les noyaux de fer est sensible à l'état d'oxydation et à la coordination, de sorte que la spectroscopie Mössbauer permet de distinguer le fer ferreux et ferrique ainsi que leurs sites structurels dans les minéraux.

Clinical relevance

L'analyse spectroscopique et chimique soutient les études sur les états d'oxydation et les éléments traces, essentielles à la géochimie, l'identification à distance des minéraux par spectroscopie de réflectance en science planétaire, et la caractérisation des environnements de liaison qui régissent le comportement des minéraux.

History

L'application des méthodes spectroscopiques aux minéraux s'est considérablement développée à la fin du XXe siècle, comme en témoigne le volume Reviews in Mineralogy de la Mineralogical Society of America édité par Hawthorne, à mesure que les techniques infrarouge, Raman, Mössbauer et connexes sont devenues des outils standards pour sonder la cristallochimie.

Key figures

• Frank C. Hawthorne
• Rudolf Mossbauer
• Andrew Putnis

Seminal works

• hawthorne1988
• klein2007
• putnis1992

Frequently asked questions

Que peut nous apprendre la spectroscopie Raman sur un minéral ?

Elle fournit une empreinte vibrationnelle qui peut identifier le minéral et révéler des détails structurels tels que le polymorphisme, les liaisons et la présence de groupes eau ou carbonate, souvent de manière non destructive et même à travers le verre.

Pourquoi mesurer l'état d'oxydation du fer dans les minéraux ?

Le rapport ferreux/ferrique enregistre les conditions d'oxygène lors de la formation, fournissant des informations sur l'environnement redox des magmas, du métamorphisme et de l'altération.