tomasz Bajda Maciej Manecki Jakub Matusik Grzegorz rzepa Geo cHemiA WydziaÅ‚ Geologii, Geofizyki i Ochrony Åšrodowiska AkAdemii Górniczo Hutniczej Kraków | 2011 kierunku OchrOna ÅšrOdOWiska dlA studentów MateriaÅ‚y do ćwiczeÅ„ o1 GeocHemiA analiTyczna rozdziaÅ‚ PierwSzy: GeOchemia analiTyczna 1. Informacje wstÄ™pne Termin analiza oznacza w geochemii zazwyczaj pomiar zmierzajÄ…cy do okreÅ›lenia skÅ‚adu chemicznego próbki. Analiza geochemiczna to analiza próbek powietrza, wody, gazów wulkanicznych, skaÅ‚, minerałów, gleb, czy materiałów syntetycznych albo odpadowych majÄ…cych zwiÄ…zek z naszym Å›rodowiskiem natural nym (Å›cieki, spaliny). Celem analizy geochemicznej jest zazwyczaj okreÅ›lenie skÅ‚adu substancji albo pomiar zmian zachodzÄ…cych w czasie lub na pewnej przestrzeni dla opisania zachodzÄ…cych procesów. W tym celu wykonuje siÄ™ albo analizÄ™ jakoÅ›ciowÄ… (identyfikacja skÅ‚adników bez koniecznoÅ›ci okreÅ›lania ich iloÅ›ci) albo analizÄ™ iloÅ›ciowÄ… (pomiar stężeÅ„ w roztworach, czy zawartoÅ›ci w mieszaninach). ogólny algorytm geochemicznego procesu badawczego i analitycznego jest nastÄ™pujÄ…cy: 1. Koncepcyjne przygotowanie badaÅ„ A precyzyjne okreÅ›lenie celu, problemu do rozwiÄ…zania i sformuÅ‚owanie hipotezy roboczej, która bÄ™dzie testowana B zaprojektowanie przebiegu badaÅ„ czy eksperymentu 2. reprezentatywne opróbowanie 3. analiza A wybór metod analitycznych B przygotowanie próbek do analiz (rozkÅ‚ad, rozdzielanie itp.) C przeprowadzenie analizy, okreÅ›lenie zródeÅ‚ i wielkoÅ›ci bÅ‚Ä™dów, statystyczne opracowanie wyników 4. Interpretacja wyników A okreÅ›lenie czy opróbowanie i analizy speÅ‚niajÄ… niezbÄ™dne kryteria jakoÅ›ci i kompletnoÅ›ci (w razie koniecznoÅ›ci powrót do punktu 2 i ponowne opróbowanie i analiza) B opracowanie i prezentacja wyników (tabele, rysunki), interpretacja zmiennoÅ›ci 5. wnioski 2. opróbowanIe W praktyce zazwyczaj nie jest możliwe scharakteryzowanie w caÅ‚oÅ›ci obiektu naszych badaÅ„ geochemicz nych i konieczne jest pobranie wyrywkowych próbek. Aby wyniki badaÅ„ próbek odzwierciedlaÅ‚y cechy opróbowanego obiektu, próbki muszÄ… być pobrane i zanalizowane reprezentatywnie. Stosuje siÄ™ rygo rystyczne procedury statystyczne do zaprojektowania reprezentatywnego opróbowania w zależnoÅ›ci od indywidualnych potrzeb badawczych i obowiÄ…zujÄ…cych norm prawnych. Specyfika konkretnych badaÅ„ i różnorodność materiaÅ‚u geologicznego uniemożliwia podanie jednej, czy nawet kilku ogólnych recept na poprawne opróbowanie. Dobrze jest trzymać siÄ™ (i jeÅ›li trzeba modyfiko wać) procedur użytych już przez poprzednich badaczy z tej samej dziedziny, oraz kierować siÄ™ powszechnie i prawnie przyjÄ™tymi normami i procedurami postÄ™powania, a nade wszystko zdrowym rozsÄ…dkiem. 3. metody analItyczne Analizy chemiczne materiałów geologicznych wykonuje siÄ™ stosujÄ…c zazwyczaj kombinacjÄ™ metod anali tycznych, zarówno metod analizy klasycznej ( na mokro ) jak i metod instrumentalnych. Analiza klasyczna [5] rozdziAÅ‚ pierWszy o1 GeocHemiA analiTyczna ( na mokro ) to termin okreÅ›lajÄ…cy analizÄ™ z zastosowaniem tradycyjnych metod chemicznej analizy jako Å›ciowej i iloÅ›ciowej anionów i kationów przez reakcje charakterystyczne, miareczkowanie, strÄ…canie itp. Poniżej przedstawiono szereg metod sÅ‚użących do analizy chemicznej, strukturalnej i teksturalnej próbek. przykÅ‚adami powszechnie stosowanych instrumentalnych metod analitycznych sÄ…: mikroskopia optyczna polaryzacyjna (LM Light Microscope) Choć niektórym mikroskopia optyczna polaryzacyjna może siÄ™ wydawać przestarzaÅ‚a, tak naprawdÄ™ jest to wciąż podstawowa metoda analityczna, przynoszÄ…ca nakÅ‚adem stosunkowo niedużych kosztów, szereg bardzo wszechstronnych informacji. DziÄ™ki zastosowaniu Å›wiatÅ‚a spolaryzowanego pozwala ona nie tylko na identyfikacjÄ™ skÅ‚adników staÅ‚ych, opis ich morfologii i wzajemnego uÅ‚ożenia, ale również na rozpoznanie pewnych cech: chemicznych i struktury krystalicznej. Taka wstÄ™pna charakterystyka mate riaÅ‚u badawczego jest podstawÄ… planowania dalszych jego analiz tak by byÅ‚y one jak najefektywniejsze i możliwie najtaÅ„sze. CzÄ™sto przed przystÄ…pieniem do wykonywania analiz przy użyciu mikrosondy elek tronowej przeprowadza siÄ™ wstÄ™pne rozpoznanie i zaznacza siÄ™ na szlifie miejsca, które zostanÄ… poddane analizie. Mikroskop polaryzacyjny czÄ™sto wykorzystywany do badaÅ„ mineralogiczno petrograficz nych przedstawia figura 1.1. Z ko lei na figurze 1.2 przedstawiono przykÅ‚adowÄ… fotografiÄ™ zrobionÄ… z jego wykorzystaniem. fig. 1.1. Mikroskop polaryzacyjny do fig. 1.2. Mikrofotografia oliwinu przy uży badaÅ„ w Å›wietle przechodzÄ…cym ciu mikroskopu polaryzacyjnego (po lewej) atomowa spektroskopia absorpcyjna asa (AAS Atomic Absorption Spectroscopy) Jest to bardzo popularna metoda do przeprowadzania analizy iloÅ›ciowej kationów metali, wystÄ™pujÄ…cych nawet w Å›ladowych iloÅ›ciach w roztworze. Zatomizowana ciekÅ‚a próbka traktowana jest promieniowaniem charak terystycznym dla danego kationu. StopieÅ„ pochÅ‚aniania (absorpcji) przez próbkÄ™ promieniowania jest proporcjonalny do zawartoÅ›ci (stężenia) meta lu w zatomizowanym roztworze. Nie jest możliwe analizowanie kilku pier fig. 1.3. Spektrometr wykorzysty wiastków jednoczeÅ›nie. AAS jest metodÄ… wzglÄ™dnÄ… i wymaga zastosowania wany w metodzie ASA zewnÄ™trznych wzorców kalibracyjnych. plazmowa spektroskopia emisyjna Icp (Inductively Coupled Plasma) Metoda ta polega na wymuszaniu emitowania przez atomy znajdujÄ…ce siÄ™ w próbce promieniowania cha rakterystycznego dla badanego pierwiastka. Szeroki wachlarz analizowanych pierwiastków, bardzo duży zakres wykrywanych stężeÅ„ (% ppb) oraz możliwość wykonywania z niewielkich objÄ™toÅ›ci, nawet do 20 różnych analiz jednoczeÅ›nie, decydujÄ… o wysokiej atrakcyjnoÅ›ci ICP. Niestety cena aparatu jest wysoka. Podobnie jak AAS jest to metoda wzglÄ™dna. [6] rozdziAÅ‚ pierWszy o1 GeocHemiA analiTyczna Kolorymetria + spektroskopia absorpcyjna w Å›wietle widzialnym Prosta metoda sÅ‚użąca do oznaczania niektórych jonów (metali i niemetali). Po wywoÅ‚aniu barwy przez dodanie do próbki kombinacji odpowiednich odczynników, umieszcza siÄ™ jÄ… w szklanej kuwecie i prze Å›wietla monochromatycznym promieniowaniem o okreÅ›lonej, wybranej dla danego skÅ‚adnika dÅ‚ugoÅ›ci fali. Wielkość absorpcji fali jest proporcjonalna do stężenia badanego jonu. elektrody jonoselektywne Ise (Ion Selective Electrode) SÄ… to przenoÅ›ne urzÄ…dzenia, sÅ‚użące do wykrywania tylko głównych skÅ‚adników w roztworach. Najbardziej popularne elektrody: pH, Cl, K, Na, Pb. dyfraktometria rentgenowska (XRD X ray diffraction) Tania i efektywna metoda identyfikacji krystalicznych ciaÅ‚ staÅ‚ych. Wynikiem tej analizy sÄ… piki rentgenowskie, które (tak jak linie papilarne czÅ‚owieka) tworzÄ… odmiennÄ… sekwencjÄ™ dla każdej struktury krystalicznej. PorównujÄ…c otrzymany ukÅ‚ad z katalogiem można zidentyfikować badane ciaÅ‚o. Wnikliwa analiza linii rentgenowskich pozwala nawet na uzyskanie tak szczegółowych informacji jak współrzÄ™dne atomów (lub jonów) w strukturze, czy dokÅ‚adny opis budowy krystalicznej lub jej zmian powstaÅ‚ych w wyniku eksperymentu. fluorescencja rentgenowska (XRF X ray fig. 1.4. Dyfraktometr fluorescence) rentgenowski Metoda ta pozwala na jakoÅ›ciowÄ… i iloÅ›ciowÄ… analizÄ™ pierwiastkowÄ… cia Å‚a staÅ‚ego, bez koniecznoÅ›ci przeprowadzania go do roztworu. Ze wzglÄ™du na dÅ‚ugÄ… listÄ™ rozpoznawanych pierwiastków i szeroki zakres wykrywanych stężeÅ„, metoda ta jest wykorzystywana zarówno do analizy skÅ‚adników głównych jak i Å›ladowych. Choć fluorescencja rentgenowska jest szczegól nie umiÅ‚owana przez petrochemików, którzy wykorzystujÄ… jÄ… do charakte ryzowania kompleksów skalnych, znajduje ona także szerokie zastosowanie fig. 1.5. Spektrometr do badaÅ„ w podczerwieni w ochronie Å›rodowiska przy badaniu skażonych gleb i osadów. spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni (FTIR Fourier Transform Infrared Spectroscopy) Metoda ta pozwala na rozpoznanie grup atomów (grup funkcyjnych) tworzÄ…cych zwiÄ…zek chemiczny (np.: grupy SO42 w siarczanach, grupy OH, zaadsorbowane czÄ…steczki wody, poÅ‚Ä…czenia kationów z grupami funkcyjnymi w mineraÅ‚ach, itp.), a w oparciu o katalogi widm także na identyfikacjÄ™ caÅ‚ych minerałów i zwiÄ…zków chemicznych. mikroskopia elektronowa i mikrosonda elektronowa: skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM Scanning Electrone Microscopy) transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM Transmission Electron Microscopy) mikrosonda elektronowa (EMP Electron Microprobe) [7] rozdziAÅ‚ pierWszy o1 GeocHemiA analiTyczna Metody te pozwalajÄ… na badanie pod powiÄ™kszeniem dowolnych substancji staÅ‚ych. W zależnoÅ›ci od typu mikroskopu próbka może być napylona bardzo cienkÄ… warstwÄ… wÄ™gla lub zÅ‚ota. PróbkÄ™ umieszcza siÄ™ w próżniowej komorze mikroskopu, a nastÄ™pnie bombarduje strumieniem elektronów emitowanym przez tzw. dziaÅ‚o elektronowe. StrumieÅ„ elektronowy w zależnoÅ›ci od rodzaju mikroskopu skanuje (SEM), bÄ…dz przeÅ›wietla (TEM) próbkÄ™, której obraz nastÄ™pnie ukazuje siÄ™ na ekranie. Mikroskop elektronowy może być wyposażony w różne dodatkowe detektory chemiczne. Mikrosonda elektronowa pozwala na precyzyjne, wykonanie jako Å›ciowej i iloÅ›ciowej analizy pier wiastkowej substancji o niewiel kich rozmiarach. fig. 1.6. Skaningowy mikroskop fig. 1.7. Mikrofotografia fosforanu kadmu elektronowy (SEM) wykonana przy użyciu SEM 4. KryterIa wyboru metody analItycznej Pierwszym i dość oczywistym kryterium wyboru metody jest stan skupienia próbki, pewne metody mogÄ… być stosowane wyÅ‚Ä…cznie do cieczy, inne wyÅ‚Ä…cznie do ciaÅ‚ staÅ‚ych. Próbki cieczy sÄ… analizowane wprost lub po zagÄ™szczeniu. Próbki ciaÅ‚ staÅ‚ych mogÄ… być analizowane w postaci staÅ‚ej (czÄ™sto po sproszkowaniu) lub sÄ… przeprowadzane do roztworu w kwasach i analizowane jak ciecze. Drugim podstawowym kryterium wyboru metody jest stężenie analizowanych skÅ‚adników w próbce. Pew ne metody sÄ… stosowane wyÅ‚Ä…cznie do pierwiastków Å›ladowych i analiza skÅ‚adników głównych przy użyciu tej metody nie ma sensu lub jest wrÄ™cz niemożliwa. Kolejnymi kryteriami wyboru metody mogÄ… być poziom wykrywalnoÅ›ci i oznaczalnoÅ›ci dla analizowa nych pierwiastków czy skÅ‚adników. Istotne jest też, czy potrzebna jest analiza wielu skÅ‚adników czy tylko kilku wybranych i czy bÄ™dÄ… porównywane ze sobÄ… (wskazane użycie tej samej metody) itp. Wybór metody analitycznej jest prawie zawsze kompromisem miÄ™dzy potrzebami a możliwoÅ›ciami i Å›rod kami na analizy. Każda metoda analityczna ma swoje ograniczenia i nie da siÄ™ okreÅ›lić iloÅ›ciowo wszystkich skÅ‚adników próbki. Przyjęło siÄ™ rozróżniać grupy pierwiastków wchodzÄ…cych w skÅ‚ad próbek geologicznych w zależnoÅ›ci od ich iloÅ›ci w danej próbce: pierwiastki główne to takie, których zawartość przekracza 1% wag.; pierwiastki poboczne to te, których zawartość mieÅ›ci siÄ™ z grubsza w przedziale 1 0,1% wag.; pierwiastki Å›ladowe to takie, których zawartość nie przekracza 0,1% wag. PodziaÅ‚ ten jest umowny i spowodowany w dużej mierze koniecznoÅ›ciÄ… stosowania odmiennych procedur przygotowawczych i metod analitycznych do tych samych pierwiastków, gdy wystÄ™pujÄ… one w różnych próbkach w różnej iloÅ›ci. Jednostkami powszechnie przyjÄ™tymi do okreÅ›lania zawartoÅ›ci sÄ… miÄ™dzy innymi: % wag. (procenty wagowe), podajÄ…ce ile gramów skÅ‚adnika znajduje siÄ™ w 100 g próbki; ppm (parts per milion), np. ilość miligramów skÅ‚adnika w 1 kilogramie próbki, czÄ™sto też stosowa ne do okreÅ›lania stężeÅ„ w roztworach wyrażonych w mg na kilogram (w przybliżeniu litr) roztworu. Jeszcze mniejszÄ… stosowanÄ… jednostkÄ… jest ppb (parts per billion) część miliardowa. [8] rozdziAÅ‚ pierWszy o1 GeocHemiA analiTyczna 5. parametry w geochemII analItycznej Jednymi z podstawowych parametrów charakteryzujÄ…cych wyniki analiz chemicznych sÄ… wykrywalność i oznaczalność, a zastosowane metody analityczne charakteryzuje ich dokÅ‚adność i precyzja. wykrywal- ność dotyczy najmniejszego stężenia granicznego lub iloÅ›ci analizowanego skÅ‚adnika, jakie można jeszcze wykryć jakoÅ›ciowo stosujÄ…c danÄ… metodÄ™. oznaczalność okreÅ›la najmniejsze stężenie skÅ‚adnika możliwe do oznaczenia iloÅ›ciowego danÄ… metodÄ…. dokÅ‚adność metody, okreÅ›lana jako różnica miÄ™dzy wynikami otrzymanymi eksperymentalnie a rzeczywi stymi może być iloÅ›ciowo opisana wzglÄ™dnym bÅ‚Ä™dem procentowym (WBP). Oznacza siÄ™ go na podstawie nastÄ™pujÄ…cej zależnoÅ›ci: (x x ) e r WBP = ) x100 x r gdzie: WBP wzglÄ™dny bÅ‚Ä…d procentowy x wartość eksperymentalna e x wartość rzeczywista r precyzja metody oznacza wielkość rozrzutu wyników, czyli róż nicÄ™ miÄ™dzy wynikiem najwiÄ™kszym a najmniejszym. Precyzja metody jest także nazywana wzglÄ™dnym odchyleniem procento wym (WOP), definiowanym, jako stosunek odchylenia standar dowego do wartoÅ›ci rzeczywistej oznaczanego skÅ‚adnika. MiarÄ… precyzji analizy jest jej powtarzalność, i wyraża siÄ™ ja w przybli Precyzyjna ; niedokÅ‚adna Precyzyjna ; dokÅ‚adna żeniu w postaci odchylenia standardowego. Dlatego przyjÄ™te jest wykonywać część (lub, jeÅ›li to tylko możliwe wszystkie) eks perymentów, opróbowaÅ„ czy oznaczeÅ„ przynajmniej trzykrot nie i podawanie wyników Å›rednich wraz z wartoÅ›ciÄ… Ä…2s (gdzie s oznacza odchylenie standardowe trzech lub wiÄ™cej wyników). Nieprecyzyjna ; niedokÅ‚adna Nieprecyzyjna ; dokÅ‚adna fig. 1.8. Graficzne przedstawienie dokÅ‚adnoÅ›ci i precyzji metody analitycznej (Å›rodek tarczy symbolizuje rzeczywisty wynik analizy) 6. prezentacja wynIKów analIz w tabelach Wyniki analiz chemicznych próbek minerałów czy skaÅ‚ sÄ… tradycyjnie przedstawiane w postaci wagowych procentów tlenków (z wyjÄ…tkiem minerałów beztlenowych) pierwiastków głównych w kolejnoÅ›ci malejÄ…cej wartoÅ›ciowoÅ›ci pierwiastków (Tabela 1.1). Rzadko oznacza siÄ™ zawartość tlenu w próbce. Analiza ryczaÅ‚ towa podaje na ogół skÅ‚ad w postaci 10 15 tlenków. Oprócz kilkunastu tlenków skÅ‚adników głównych podanych w tabeli, analizy niektórych skaÅ‚ uwzglÄ™dniajÄ… także siarkÄ™ S, chlor Cl oraz niekiedy fluor F. W nie których skaÅ‚ach bogatych w pewne dodatkowe pierwiastki lub też dla wyjaÅ›nienia okreÅ›lonych zagadnieÅ„ geochemicznych mogÄ… być analizowane i wykazywane tlenki tych pierwiastków, np.: ZrO2, B2O3, Cr2O3, V2O5, NiO, CoO, BaO, SrO, Li2O i in. JeÅ›li wystÄ™pujÄ… one w maÅ‚ych iloÅ›ciach, to przelicza siÄ™ zawartość wago wÄ… tych tlenków na zawartość samych pierwiastków wyrażonÄ… na ogół w [ppm]. [9] rozdziAÅ‚ pierWszy o1 GeocHemiA analiTyczna tabela 1.1. Sposób prezentacji wyników analiz che micznych skaÅ‚ (minerałów) [% wag.] 1 2 3 PRzyKÅ‚ADowE PRzELICzEnIE: sio2 41,16 45,24 51,56 Ile chromu (w ppm) zawiera skaÅ‚a, w której oznaczono tio2 3,45 3,07 1,21 0,32% Cr2O3? al2o3 13,03 12,36 16,8 1 mol Cr2O3 zawiera 2 mole Cr fe2o3 2,54 2,51 5,96 1 mol Cr2O3 ma masÄ™ 152 g, a 2 mole Cr majÄ… masÄ™ 104 g feo 12,25 10,12 5,77 mno 0,17 0,21 0,11 PamiÄ™tajÄ…c, że % wagowy oznacza ilość gramów skÅ‚adnika mgo 4,53 3,88 4,80 na 100 gramów próbki ukÅ‚adamy proporcjÄ™: cao 8,01 8,23 2,06 w 152 g Cr2O3 zawarte jest 104 g Cr 2,23 3,13 6,10 na2o a wiÄ™c 0,32 % Cr2O3 zawiera x % Cr 0,01 0,08 1,18 K2o x = (0,32% Cr2O3 x 104g Cr)/152g Cr2O3 p2o5 0,61 0,54 0,21 x = 0,2189% Cr loI 10,29 8,95 2,40 suma 98,28 98,32 98,1 Z przeliczenia jednostek wynika, że 1% to 10 000 ppm. [ppm] mn 1296 1647 773 UkÅ‚adamy proporcjÄ™: ni 45 42 83 jeÅ›li 1% to 10 000 ppm to 0.2189% Cr to y ppm Cr co 39 41,7 38,8 y = (0,2189% x 10 000 ppm)/1% = 2189 ppm Cr cr 16 12 75 sc 33,4 30,7 16,8 ga 20 19 20,4 zn 149 101 70 cu 25 40 20,8 cs 0,04 4,46 2,02 rb 13 15 28 ba 165 231 376 sr 166 246 226 zr 211 229 182 hf 5,3 6,6 4,7 nb 19 21 13 ta 1,24 1,47 0,66 y 33 35 27 Th 7,8 9,1 13 u 1,7 0,07 0,01 la 41,4 52 63 ce 90 95 84 nd 51 71 58 sm 11,5 8,9 7,3 eu 2,49 2,45 1,55 W wykonywanych analizach skÅ‚adu chemicznego oznacza siÄ™ nie tylko pierwiastki, ale i inne ważne skÅ‚adniki: h2o zaadsorbowana wilgoć (wynik suszenia w 105°C do staÅ‚ej masy); h2o+ zawartość wody krystalizacyjnej i grup OH . Woda krystalizacyjna jest wbudowana w struk turÄ™ mineraÅ‚u i wystÄ™puje w postaci czÄ…steczek H2O. Wydzielana jest z próbki podczas jej prażenia na ogół w temperaturach >105°C. Na przykÅ‚ad gips CaSO4 . 2H2O uwalnia wodÄ™ krystalizacyjnÄ… w tem peraturze 180°C, woda miÄ™dzypakietowa w montmorillonicie uwalniana jest w zakresie 150 220°C, zaÅ› woda Å›ródwiÄ™zbowa w zeolicie 200 400°C. Grupy OH sÄ… także wbudowane w strukturÄ™ niektórych minerałów, np. goethyt FeOOH (uwalniane przy 350°C), hydrocynkit Zn5[(OH)6|(CO3)2] [10] rozdziAÅ‚ pierWszy o1 GeocHemiA analiTyczna (320°C), kaolinit Al4[(OH)8|Si4O10] (580°C), montmorillonit (700°C), wiele innych krzemianów i gli nokrzemianów warstwowych i mineraÅ‚y z grupy amfiboli; loI straty prażenia (ang. LOI = lost on ignition). Jest to wynik prażenia w 1000°C pomniejszo ny o Å‚Ä…cznÄ… masÄ™ wydzielonej wody H2O i H2O+. Jest wynikiem caÅ‚oÅ›ci procesów, jakie zachodzÄ… w próbce podczas jej ogrzewania. Zazwyczaj dominuje ubytek masy zwiÄ…zany głównie ze spala niem substancji organicznej, rozkÅ‚adem wÄ™glanów oraz siarczków, choć czasem w wyniku niektó rych procesów masa próbki może siÄ™ zwiÄ™kszać (np. w wyniku utleniania Fe2+ do Fe3+). Ubytek masy jest zwiÄ…zany z rozkÅ‚adem minerałów, np. kalcyt CaCO3 w 950°C, jarosyt KFe33+[(OH)6|(SO4)2] w 700, 760°C; fe+2, fe+3 nie zawsze jest możliwe oznaczenie, jaka część żelaza jest obecna w próbce w formie zredukowanej Fe+2 a jaka w formie utlenionej Fe+3. Dlatego czÄ™sto zamiast FeO i Fe2O3 podane jest żelazo caÅ‚kowite. suma skÅ‚adników powinna teoretycznie być równa 100% wag. W praktyce jednak wszystkie analizy sÄ… obarczone bÅ‚Ä™dem analitycznym. Jeżeli suma skÅ‚adników mieÅ›ci siÄ™ w przedziale 99,5 100,5% wag. analizÄ™ uważa siÄ™ za wykonanÄ… bardzo dokÅ‚adnie. skÅ‚ad chemiczny minerałów, które mogÄ… wystÄ™pować w skaÅ‚ach (ich udziaÅ‚ procentowy zależy od rodzaju skaÅ‚y) wyraznie uzasadnia, iż w peÅ‚nych analizach skaÅ‚ należy oznaczyć nastÄ™pujÄ…ce skÅ‚adniki główne i po boczne: SiO2, Al2O3 główne skÅ‚adniki budujÄ…ce mineraÅ‚y ilaste oraz kwarc (SiO2); Fe2O3, FeO biotyt, chloryty oraz podrzÄ™dne iloÅ›ci minerałów żelaza; CaO kalcyt, dolomit, smektyty; MgO chloryty, smektyty, dolomit; K2O illit, muskowit, biotyt; Na2O smektyty; TiO2 anataz; H2O wilgotność próbki z częściowym udziaÅ‚em wody miÄ™dzypakietowej w pakietach smektytowych; H2O+ woda grup hydroksylowych glinokrzemianów warstwowych i reszta wody pakietów minerałów ilastych; Straty prażenia CO2 z rozkÅ‚adu wÄ™glanów: CaCO3 => CaO + CO2 oraz z utleniania substancji organicznej, a w podrzÄ™dnych iloÅ›ciach utleniania siarki z siarczków i rozkÅ‚adu siarczanów. tabela 1.2. PrzykÅ‚adowe analizy wybranych skaÅ‚ magmowych i osadowych skaÅ‚y magmowe skaÅ‚y osadowe skÅ‚adnik [% wag.] granit bazalt skaÅ‚a ilasta skaÅ‚a piaszczysta skaÅ‚a wapienna sio2 76,13 49,20 58,40 91,97 0,83 0,07 1,84 0,01 b.d. b.d. tio2 11,98 15,74 30,20 4,53 0,10 al2o3 3,79 fe2o3 1,26 9,00 1,43 0,17 feo 7,13 mno 0,04 0,20 b.d. b.d. 0,01 mgo 0,06 6,73 0,50 0,50 1,38 cao 0,41 9,47 0,90 0,42 53,41 3,62 2,91 1,23 0,89 0,14 na2o [11] rozdziAÅ‚ pierWszy o1 GeocHemiA analiTyczna 4,92 1,10 0,02 0,96 0,07 K2o 0,03 0,35 n.d. n.d. 0,02 p2o5 n.d. 0,95 n.d. n.d. n.d. h2o+ n.d. 0,43 n.d. n.d. n.d. h2o n.d. 0,11 n.d. n.d. n.d. co2 loI 0,95 n.d. n.d. n.d. 43,62 suma 99,47 99,95 100,26 100,71 99,75 wnikliwa interpretacja analizy chemicznej skaÅ‚y może dostarczyć informacji na temat jej skÅ‚adu mineralnego oraz genezy. AnalizujÄ…c wyniki przedstawione w tabeli 1.2 wyraznie zaznaczajÄ… siÄ™ różnice pomiÄ™dzy skaÅ‚ami. Granit jako kwaÅ›na skaÅ‚a magmowa charakteryzuje siÄ™ dużym udziaÅ‚em SiO2, natomiast zawartość SiO2 w zasadowym bazalcie jest dużo niższa. Należy zwrócić również uwagÄ™ na podwyższonÄ… za wartość żelaza (suma Fe2O3 i FeO) w bazalcie wynikajÄ…cÄ… z obecnoÅ›ci w jego skÅ‚adzie minerałów ciemnych (pirokseny, oliwiny). SkaÅ‚a ilasta oprócz stosunkowo dużej zawartoÅ›ci SiO2 charakteryzuje siÄ™ podwyższo nÄ… iloÅ›ciÄ… Al2O3, która wiąże siÄ™ z obecnoÅ›ciÄ… minerałów ilastych. Zawartość SiO2 w skale piaszczystej jest wyraznie najwyższa i zwiÄ…zana z głównym skÅ‚adnikiem mineralnym kwarcem. Z kolei w skÅ‚adzie skaÅ‚y wapiennej zaznacza siÄ™ podwyższona ilość CaO (kalcyt) oraz znaczÄ…cy udziaÅ‚ LOI, co jest efektem rozkÅ‚adu termicznego minerałów wÄ™glanowych. literatura pomocnicza: 1. Klepaczko Filipiak B., Aoin J. 1994: Pracownia chemiczna. Analiza techniczna. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne. 2. KorczyÅ„ska Oszacka B., FijaÅ‚ J., Hubicka PtasiÅ„ska M., KÅ‚apyta Z., Manecki M. 1994: MateriaÅ‚y do ćwiczeÅ„ z geochemii. Wydawnictwa AGH. Skrypt Nr 1358. 3. Bolewski A., Å»abiÅ„ski W. (redaktorzy) 1988: Metody badaÅ„ minerałów i skaÅ‚. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa. [12] rozdziAÅ‚ pierWszy