1 / 48

Thermoluminescence and ESR study of shocked minerals

Thermoluminescence and ESR study of shocked minerals. K. Noritake, K. Ninagawa, T. Usami, S. Toyoda (Okayama University of Science). Objective.

lynch
Download Presentation

Thermoluminescence and ESR study of shocked minerals

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Thermoluminescence and ESR study of shocked minerals K. Noritake, K. Ninagawa, T. Usami, S. Toyoda (Okayama University of Science)

  2. Objective We investigated the change by the shock metamorphism in the lattice defects in quartz, albite and oligoclase by thermoluminescence (TL) and electron spin resonance (ESR).

  3. I Sample II Instrument 1. Two stage light-gas gun 2. Gamma-ray irradiation 3. TL spectra 4. ESR III Result 1. Quartz 2. Albite (2-1 Minas, 2-2 Siga, 2-3 Niigata) 3. Oligoclase IV Application to Ries crater

  4. sample Quartz Oligoclase Minas Geras, Brazil Aichi Japan I Sample We used a quartz from Minas Brazil, three albite from Minas Brazil, Niigata Japan and Siga Japan, and a oligoclace from Aichi Japan as samples.

  5. Shock experiments

  6. 4. ESR (electron spin resonance) JEOL X-band ESR spectrometer ・JES-PX2300 ・room temperature Condition ・microwave intensity 1mW ・modulation amplitude 100kHz, ・sweeping 10mT/30sec ・time constant 0.03sec in Okayama Univ. of Science

  7. III Result 1. Quartz Thermolminescence spectra of Quartz (Minas Gerais, Brazil) spectra spectra unshocked 10kGy shocked, 2.85km/s 10kGy TLglow curve TLglow curve

  8. Thermolminescence (TL) glow carve

  9. ESRspectra：10kGy Qz (Minas Gerais, Brzil) ESR spectra：10kGy unstable type of E1’ center Ge center

  10. 2. Albite 2-1 Albite (Minas Gerais, Brazil) Thermolminescence spectra unshocked shocked 4.21km/s

  11. 2-1 Albite (Minas Gerais, Brazil) ESR spectra：10kGy unknown

  12. 2-2 Albite (Siga, Japan) Thermolminescence spectra shocked 4.18km/s unshocked

  13. 2-2 Albite (Siga, Japan) ESR spectra：10kGy

  14. 2-3 Albite (Niigata, Japan) Thermolminescence spectra unshocked shocked 4.15km/s

  15. 2-3 Albite (Niigata, Japan) ESR spectra：10kGy

  16. 3. Oligoclase Oligoclase (Aichi, Japan) Thermolminescence spectra 0 0

  17. ESR spectra：10kGy Oligoclase (Aichi, Japan) ESR spectra：10kGy

  18. IV Application to Ries crater Ries crater ESR spectra：10kGy

  19. For all of the three albites, TL spectra increase around 500nm 300℃, and the new ESR signal (g=2.0031 unknown) produced by the shock.

  20. Results The changes in lattice defects in the minerals by shock Metamorphism. I think that I can apply this result to minerals in Crater. It is thought that it is possible to use it also to discover Crater.

  21. Ries crater ESR spectra：10kGy 25~35GPa 35~40GPa unknow E1’ center Ge center

  22. TLスペクトル画像説明 （例） 波長(nm) 350℃から700℃ 温度(℃) 0℃から420℃ 温度領域別のTLスペクトル 発光強度 2 解析時に変更可能 黒：100℃から200℃ 青：200℃から300℃ 緑：300℃から400℃ 発光が強い 60枚目 1 3 波長領域別のグロー曲線 解析時に変更可能 黒：350nmから400nm 青：400nmから500nm 緑：500nmから600nm シアン：600nmから700nm 1枚目 発光が弱い 擬似カラー（図3に対応） 発光強度

  23. TLスペクトル 黒：100℃から200℃ 青：200℃から300℃ 緑：300℃から400℃ グロー曲線 黒：350nmから400nm 青：400nmから500nm 緑：500nmから600nm シアン：600nmから700nm Temperature(oC) Temperature(oC) TL intensity(arb. units) TL intensity(arb. unit) Wavelength(nm) 100℃から200℃ Wavelength(nm) 200℃から300℃ 300℃から400℃ 300℃から400℃ 300℃から400℃ 300℃から400℃ 300℃付近 300℃付近 300℃付近 TL intensity(arb. unit) TL intensity(arb. unit) 500nm 500nm 400nm, 550nm Temperature(oC) Temperature(oC) TL intensity(arb. units) TL intensity(arb. units) Wavelength(nm) Wavelength(nm) 300℃付近 TL intensity(arb. unit) TL intensity(arb. unit) 500nm 500nm Minas Albite (induced) Minas Albite unshock ⑥Minas Albite 3.64km/s ③Minas Albite 3.71km/s No.7 Minas Albite4.21km/s

  24. Temperature(oC) TL intensity(arb. unit) Wavelength(nm) 100℃から200℃ 300℃から400℃ 300℃から400℃ 300℃から400℃ 300℃付近 300℃付近 TL intensity(arb. unit) 450nm Temperature(oC) 400nm, 550nm TL intensity(arb. unit) Temperature(oC) Wavelength(nm) Wavelength(nm) TL intensity(arb. unit) 300℃付近 TL intensity(arb. unit) TL intensity(arb. unit) 滋賀　Albite(induced) TLスペクトル 黒：100℃から200℃ 青：200℃から300℃ 緑：300℃から400℃ グロー曲線 黒：350nmから400nm 青：400nmから500nm 緑：500nmから600nm シアン：600nmから700nm 滋賀 Albite unshock No.9 滋賀 Albite 4.18km/s ④滋賀 Albite 3.64km/s

  25. Temperature(oC) TL intensity(arb. unit) Wavelength(nm) 300℃付近 300℃付近 300℃付近 TL intensity(arb. unit) 450nm Temperature(oC) TL intensity(arb. unit) Wavelength(nm) TL intensity(arb. unit) Wavelength(nm) TL intensity(arb. unit) TL intensity(arb. unit) 新潟　Albite (induced) TLスペクトル 黒：100℃から200℃ 青：200℃から300℃ 緑：300℃から400℃ グロー曲線 黒：350nmから400nm 青：400nmから500nm 緑：500nmから600nm シアン：600nmから700nm 新潟 Albite unshock Temperature(oC) ②新潟　Albite 3.64km/s No.8 新潟 Albite 4.15km/s

  26. Minas Quartz (induced) TLスペクトル 黒：0℃から100℃ 青：100℃から200℃ 緑：200℃から300℃ シアン：300℃から400℃ グロー曲線 黒：350nmから400nm 青：400nmから500nm 緑：500nmから600nm シアン：600nmから700nm 250℃付近(400nm-500nm) 250℃付近（400nm-500nm） 100℃付近 100℃付近 Minas Quartz unshock Minas Quartz 2.85km/s

  27. まとめ　Albite • 同じAlbite でも産地のよりunshockが異なる • 300℃付近（400-600nm）に捕獲中心が形成 • 捕獲中心は衝撃の度合で増加する Minas Albite unshock Minas Albite shocked

  28. Minas Quartz unshock Minas Quartz shocked まとめ Quartz • Minas Quartzは200℃から300℃のグロー曲線が弱くなる • 100℃の発光強度が強くなる

  29. ESR測定　結果

  30. ２００７年２月　阪大実験

  31. ２００８年３月　理大実験 ↑ g=2.0044

  32. ２００８年３月　理大実験 ↑ g=2.0044

  33. ２００８年３月　理大実験 ↑ g=2.0044

  34. Raman 測定 ４６４ quartz (powder) SiO2 coesite SiO2 ５２１

  35. ５２１

  36. 考察 1．TLスペクトル測定では 二種類の鉱物は衝撃により新たな格子欠陥が生成されることが明らかになった。 2．ESR測定では Albiteは衝撃を受けると2.0044というg値がでてくることがわかった。 3．Raman測定では Quartzが一部高圧鉱物であるCoesiteに変化していた？

  37. 080130 unshock oligoclase k-011 induced 画像 080130 shocked oligoclase k-008 induced　画像

  38. 080130 unshock calcite k-016 induced 画像 080130 shocked calcite k-015 induced 画像

  39. 試料ホルダー 飛翔体 SUS １０mm 25mm 22.5mm 7.5mm （試料台の厚さ） １０ｃｍ 20mm 22.5mm 25mm 5mm 20mm

  40. Quartz Minas Geras, Brazil Sample

  41. 衝撃 衝撃実験装置（二段式軽ガス銃） 速度測定器 火薬 ヘリウムガス ピストン 飛翔体 試料 圧縮管 発射筒 試料ホルダー JAXA本部（現宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部 ）

  42. X-ray 装置 • X線とγ線は発生機構が違う • X線は原子核外、γ線は原子核内で発生する • X線とγ線は物理的性質を同じくするもの　 30KeV　高圧電源 24V電源 線源 X-ray装置 最大出力 50KeV 1mA 20号館２階X線照射室

  43. Experimentalprocedure • Shock experiments were carried out by two stage light gas gun in JAXA. • 10kGy gamma rays irradiation was carried out by 60Co in KURRI. • Their thermoluminescence (TL) spectra were measured by TL readout system in Okayama Univ. of Science. • ESR spectra were measured by JEOL X-band ESR spectrometer in Okayama Univ. of Science.

  44. Shock experiments

More Related