EVALUATION DES SUBSTITUTIONS IONIQUES DES COMPOSANTS À L'ÉTAT SOLIDE AU MOYEN DU MEB ET DU MICROANALYSEUR À RAYONS X

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Submitted on 1 Jan 1984

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EVALUATION DES SUBSTITUTIONS IONIQUES DES COMPOSANTS À L’ÉTAT SOLIDE AU MOYEN DU MEB ET DU MICROANALYSEUR À RAYONS X

M. Grazzini, R. Cencioni, G. Formiconi

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M. Grazzini, R. Cencioni, G. Formiconi. EVALUATION DES SUBSTITUTIONS IONIQUES DES COMPOSANTS À L’ÉTAT SOLIDE AU MOYEN DU MEB ET DU MICROANAL- YSEUR À RAYONS X. Journal de Physique Colloques, 1984, 45 (C2), pp.C2-741-C2-744.

�10.1051/jphyscol:19842170�. �jpa-00223844�

30URNAL DE PHYSIQUE

Colloque C2, supplément au n°2, Tome k5, février 1984 page C2-7<fl

EVALUATION DES SUBSTITUTIONS IONIQUES DES COMPOSANTS À L'ÉTAT SOLIDE AU MOYEN DU MEB ET DU MICROANALYSEUR À RAYONS X

M. Grazzini, R. Cencioni* e t G. Formiconi**

Ist. Mineralogía, Via La Viva, Firenze, Italie

*Iet. Chimica Orgánica, Via G. Capponi^ Firenze, Italie

** Ospedale Val di Sieve, Pelago, Firenze, Italie

Résumé; Le MSB e t l e microanalyseur é l e c t r o n i q u e permettent l ' o b s e r v a t i o n des changements i o n i q u e s dans l e s réseaux c r i s t a l l i n e qui ne sont pas t o u - j o u r s l i é s à 1'isomorphisme comme on l e c r o y a i t j u s q ' a l o r s .

A b s t r a c t ; The o b s e r v a t i o n of i o n i c change i n t h e c r y s t a l l i n e l a t t i c e i s allowed by MEB and e l e c t r o n i c m i c r o a n a l y s i s . On t h e o t h e r hand t h e s e changes a r e not always bound t o isomorphisrae as we knew until now.

Les processus de m i n é r a l i s a t i o n dans l e s roches e t l a formation et l a t r a n s f o r - mation des minéraux e t des composés à l ' é t a t s o l i d e ont p r i s ces d e r n i è r e s an- nées une importance p a r t i c u l i è r e même d'un p o i n t de vue p r a t i q u e . C e t t e impor- t a n c e e s t l i é e aux a p p l i c a t i o n s de ces méthodes physiques qui permettent l a con- n a i s s a n c e e t l ' a c q u i s i t i o n de n o u v e l l e s i n f o r m a t i o n s .

Ces méthodes, u n i e s aux connaissances déjà a c q u i s e s e t d é f i n i e s par des l o i s physico-chimiques, p e r m e t t e n t une é v a l u a t i o n p l u s exacte des modes e t des temps des s u b s t i t u t i o n s i o n i q u e s à l ' é t a t s o l i d e . Ce sont l e s s u b s t i t u t i o n s ioniques dans l e s r é t i c u l e s qui donnent une v i s i o n c l a i r e du composé c r i s t a l l i n .

Hous savons que l a p l u s grande p a r t i e des formations c r i s t a l l i n e s e t des a l t é - r a t i o n s sont dues aux l i a i s o n s ou aux n o n - l i a i s o n s i o n i q u e s . Lorsque dans une s t r u c t u r e simple ou une s t r u c t u r e complexe se p r o d u i s e n t des s u b s t i t u t i o n s i o - n i q u e s , l e s s p e c t r e s d ' é n e r g i e des composant à l ' é t a t s o l i d e r é v è l e n t des d i f - f é r e n c e s . Les p i c s ohtenus e t l e s s u r f a c e s rigoureusement a n a l y s é s r é v è l e n t des déplacements dans l e diagramme ohtenu. Les é n e r g i e s exprimées en KeV pour l e s v a l e u r s q u a n t i t a t i v e s e t pour l e s v a l e u r s q u a l i t a t i v e s p r é s e n t e n t de p e t i t e s v a r i a t i o n s des r a d i a t i o n s If RI e t des r a d i a t i o n s H$\*

Ce sont l à l e s q u e s t i o n s que nous avons é t u d i é e s . De t r è s nombreuses a n a l y s e s sur l e s s i l i c a t e s , l e s oxydes, l e s c h l o r u r e s e t c , ont confirmé ce que nous avons d i t . Au moyen du MEB, l i é au microanalyseur é l e c t r o n i q u e , nous avons i d e n - t i f i é c e r t a i n e s r e l a t i o n s e n t r e l a s t r u c t u r e du composé e t observé ces change- ments dans l e s s p e c t r e s d ' é n e r g i e grâce aux p i c s t r o u v é s e t à l ' é v a l u a t i o n des s u r f a c e s des courbes de Gauss qui ont é t é c a l c u l é e s .

Ces a n a l y s e s ont démontré que dans l e s s i l i c a t e s lorsque l e Si de l a s t r u c t u r e t é t r a é d r i q u e e s t remplacé par d ' a u t r e s ions (par ex. Al, F e , e t c . ) i l se forme des dédoublements ou des déplacements dans l e s courbes de Gauss. L ' i o n Al, en p a r t i c u l i e r , détermine dans l e s s p e c t r e s d ' é n e r g i e une a l t é r a t i o n que l ' o n peut r é v a l u e r facilement ( l ) . Lorsque l a s u b s t i t u t i o n Si — Al s ' e s t p r o d u i t e , l e r é s e a u e s t ouvert à t o u t a u t r e s u b s t i t u t i o n e t l ' a n a l y s e d'amphiboles, de micas e t de s e r p e n t i n e s l ' a démontré. Le phénomène se r é p è t e : l e s s p e c t r e s d ' é n e r g i e changent, l e c a l c u l du graphique d ' a p r è s l e s programmes de l ' o r d i n a t e u r c o n f i r - me l ' é v o l u t i o n des p i c s au moyen de s u b s t i t u t i o n s i o n i q u e s . P a r f o i s l a s u b s t i -

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19842170

C2-742 J O U R N A L D E PHYSIQUE

t u t i o n e s t t e l l e q u ' e l l e provoque l a r u p t u r e de l a s t r u c t u r e e t que s e forment de noveaux composés à l ' é t a t s o l i d e (2).

Nous avons r e p o r t é q u e l q u e s t a b l e a u x pour l e s d i f f é r e n t s é c h a n t i l l o n s .

Echantillms Enargie Surface Ba&qamd

x

Eléments

m KeV

AiPhibole (37) 1.27 2611 2051 0.8 kl

1 .50 1382 2881 0.7 Al

1.75 15222 2987 1.2 Si

2.62 200 1201 0.4 Cl

3.71 7624 2378 1.4 Ca Kal

4.m 1272 2378 1.4 bKj3l

6.40 3855 2268 1.0 FeKal

7.06 536 2268 1.0 F e p l

aaphibole (39) 1.27 5801 1080 1.3 $

1 .?ô 8751 1255 1.3 Si

6.0 5 4 Io19 1.2 Fe

Amibole (40) 1.27 4159 2970 1.0 m4

1.9 4 9 2006 0.7 Al

1.76 18378 51 76 0.8 Si

2.64 1043 2937 1.0 Cl

3.71 4794 31 85 0.8

4.02 387 2559 1.0 C a b 1

5.a 388 2161 0.8 Mn

6.41 41 45 2959 0.9 Fe Kal

7.07 4 i Q 2C07 1.0 Fe K p 1

Serpentine 1.28 6 2 2836 1.1 tg

(Msothile) 1.47 1283 893 0.9 A l

1.80 61370 5619 1.0 Si

Serpentine 1.50 3088 1970 0.8 Al

( N s o t h i l e ) 1.75 6629 1987 0.9 S i

Emissim énergies (KeV]

~ l a a m t s ~ S W ~ S K a,

Na 1.04

K 1.254

Al 1.487

Si 1.74

Cl 2.Q

Ca 3.69

Ti 4.51

Mn 5.89

Fe 6.40

Les é n e r g i e s y o n t é t é é v a l u é e s en KeV, l a s u f r a c e du p i c a é t é déterminée a u moyen d'un c a l c u l i n t é g r a l de courbe de Gauss, l e background a é t é c a l c u l é e t également l e s X2.

Nous avons a l o r s a t t r i b u é a u KeV l e symbole de l ' é l é m e n t , chaque f o i s que l a v a l e u r de l ' e r r e u r t r o u v é e é t a i t v a l a b l e .

Un a u t r e phénomène que nous devons s i g n a l e r e s t c e l u i q u i e s t l i é aux s u b s t i t u - t i o n s Nat--- K+, q u i s e p r o d u i s e n t dans l e s c h l o r u r e s d e s sédiments u r i n a i r e s humains chez l e s malades a t t e i n t s de c a n c e r ( 3 ) .

I c i l e s échanges i o n i q u e s p r e n n e n t d e s p r o p o r t i o n s q u i , d a n s c e r t a i n s cas, de- meurent e n c o r e i n e x p l i c a b l e s .

Les r a p p o r t s N a : C l - e t K+ : C l - e t Na+--- K+ changent graduellement e n

O - 10 KeV

Fig. 1

O - 10 KeV

Fig. 2

O - 10 Kev

Fig. 3

C2-744 JOURNAL DE PHYSIQUE

el d é t e r m i n a n t 1s r u p t u r e de l a s t r i i c t u r e p r i m a i r e c t l a f o r m a t i n n s e c o n d a i r e d ' a u t r e s composés à l ' é t a t s o l i d e q u i nous s o n t e n c o r e inconnus.

I l semble que l e Na4 s e l i e à un a u t r e r é s e a u e t qtie l e K+ r e s t e avec l e chlo- r e comme i o n dans son p r o p r e r é s e a u ou dans c e l u i du Fa).

A c e s u j e t nous avons r e p o r t é t r o i s g r a p h i q u e s c a r a c t é r i s t i q u e s qui p e r m e t t e n t de remarquer un déplacement d e s v a l e u r s normales d e s d i f f é r e n t s p i c s , comme p a r exemple dans l e c a s du s o u f r e . (Fig. 1, 2, 3 )

Ce t r a v a i l t e n d à démontrer que, a u moyen du XEB e t du m i c r o a n a l y s e u r X , il e s t p o s s i b l e d ' o b s e r v e r d e s changements i o n i q u e s dans l e s r é s e a u x c r i s t a l l i n s ,

changements q u i ne s o n t p a s t o u j o u r s l i é s 2 l'isomorphisme c o n t r a i r e m e n t à c e que l ' o n a longtemps a f f i r m é .

R é f é r e n c e s

1 )

-

G r a z z i n i K. Congr. I n t . I.C.,.O.R.A. Atene. ~ ( 1 9 7 8 ) 996 2 )

-

G r a z z i n i 1;. Colloque I n t . Xéthodes analyt.Rayonnemens X

S t r a s b o u r g ~ ( 1 9 7 7 ) 214

3 )

-

G r a z z i n i K., Formiconi G., P i o v a n e l l i A., C e n c i c n i R.

g t t i SOC. Tosc. 9 ( 1 9 8 0 ) 239