Qunatitative infrared spectrometry and isotope geochemistry of "water" incorporated in mineral structures  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
101683
Type PD
Principal investigator Kovács, István János
Title in Hungarian Ásványok szerkezetébe épülő "víz" kvantitatív infravörös spektrometriai és izotópgeokémiai vizsgálata
Title in English Qunatitative infrared spectrometry and isotope geochemistry of "water" incorporated in mineral structures
Keywords in Hungarian infravörös spektrometria, ásványok, stabil izotópok, analitikai protokoll, spektrális adatbázis
Keywords in English infrared spectrometry, minerals, stable-isotopes, analytical protocol, spactral database
Discipline
Geology, Tectonics, Vulcanology (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Ortelius classification: Geology
Panel Earth sciences 1
Department or equivalent Geokémiai és Laboratóriumi Főosztály (Geological and Geophysical Institute of Hungary)
Starting date 2011-09-01
Closing date 2014-11-30
Funding (in million HUF) 6.336
FTE (full time equivalent) 2.15
state closed project
Summary in Hungarian
Az eddigi kutatásaim során a közreműködésemmel kifejlesztett új infravörös mikroszkópiai metodológia és kalibráció lehetővé teszi, hogy az ásványok szerkezetében megkötött „víz” (és más illók szénhidrogének, CO2, stb.) mennyiségét egyszerűbben, olcsóbban és gyorsabban határozzuk meg. A módszer fejlesztése közben vált nyilvánvalóvá, hogy ahhoz, hogy a különböző laborokban végzett mérések mennyiségi eredményei összehasonlíthatóak és pontosabbak legyenek, egy egységes protokoll kidolgozására van szükség. A protokoll mind a mérések technikai beállítására, mind a spektrumok feldolgozásának módjára vonatkozóan világos útmutatást kíván adni. Ezt a protokollt szeretném alkalmazni a már kis részben digitalizált és nagy részben a jövőben digitalizálandó már publikált, illetve hozzáférhető spektrumok újraértékelésére. Az így előálló, nemzetközileg is egyedülálló adatbázis lehetővé teszi a különböző kiértékelési rutinokból eredő eltérések kiküszöbölését és az ásványok szerkezetébe épülő illók mennyiségében mutatkozó világos trendek megállapítását. Ezen túlmenően szeretnénk hidrogén izotóp méréseket végezni már infravörös spektrometriával vizsgált ásványokon (köpeny xenolitok kőzetalkotó ásványain, gyémántokon). Ennek célja egyrészről az infravörös és stabil izotóp geokémiai mérési módszerekkel kapott eredmények korrelációja (metodológia), valamint a földköpeny hidrogén izotóp összetételére vonatkozó értékes, új földtani információhoz való hozzájutás.
Summary
The new infrared microscopic methodology and calibration developed with my participation enable us to determine the concentration of „water” (and other volatiles, CO2, etc.) more conveniently, cheaply and faster than before. During the development of this protocol it became clear that in order to make the quantitative results obtained in different laboratories comparable and more accurate a uniform protocol is needed. The protocol is to provide clear instructions with regard to the analytical setting and the quantitative evaluation of mineral infrared spectra. This protocol will be applied to the partly already digitalized but mainly in the future digitalized set of already published or accessible infrared spectra for the quantitative re-evaluation. This internationally unique database provides us with a tool for avoiding the uncertainties arising from the application of different evaluation routines, and therefore, revealing the real quantitative trends in the concentration of volatiles. In addition we would like to make hydrogen isotope analysis of minerals (minerals of the upper mantle and diamonds) which have been already analyzed by infrared spectroscopy for “water”. Our goal is two-fold: the correlation of hydrogen concentrations obtained by isotope and infrared analysis; providing new, geologically significant isotope compositions for the upper mantle minerals and diamonds.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Az OTKA projekt keretében kidolgoztunk egy gyengített teljes reflexiós Fourier-transzformációs infravörös spektrometriai (FTIR ATR) mennyiségi kiértékelési módszert, amelynek segítségével lehetővé vált csuszamlással érintett üledékekben a magasabb agyagásvány-tartalmú zónák hatékony azonosítása. Folyamatban van egy, a transzmissziós mikro-FTIR mennyiségi kiértékelési eljárások egységesítését célzó összefoglaló tanulmány elkészítése is, amely számos előadás és poszter formájában bemutatásra került. Az elmúlt időszakban megjelent újabb eredmények, azonban az eredeti protokoll kibővítését és részleges átdolgozását tették szükségessé. Elkészült a 2213 infravörös spektrumot tartalmazó PULI internetes adatbázis, amely a maga nemében ma a világon is egyedülállónak mondható. A felhasználók rendszerezett formában találhatják meg az elmúlt évtizedekben publikált legfontosabb olivin, piroxén, gránát és agyagásvány infravörös spektrumokat feltüntetve a fontosabb méréstechnikai paramétereket is. A felhasználóknak módjuk van arra, hogy saját spektrumaikat és az egyes spektrumokhoz tartozó kőzettani és geokémiai adatokat megosszák. Az előkészültben lévő mennyiségi transzmissziós mikro-FTIR protokoll segítségével elkészült számos olivin spektrum mennyiségi újraértékelése is. Az „on-line” izotópos és mikro-FTIR mérések összehasonlítása klinopiroxénekben arra utal, hogy az ásványok szerkezetében kötött hidroxil deutériumban lényegesen gazdagabb, mint a nano-zárványokban előforduló víz.
Results in English
In the framework of the present OTKA grant we developed an attenuated total reflectance Fourier-transform infrared (FTIR ATR) spectrometry methodology which enables the more effective identification of clay mineral rich zones in sediments affected by slidings. Another manuscript on the standardization of transmission micro-FTIR quantitative protocols is in progress, which have been presented either or oral recently. Novel published results, however, made the completion and partial revision of the original idea necessary. The PULI database with 2133 infrared spectra is completed, which is an internationally outstanding database of its kind. The users have access to infrared spectra of olivine, pyroxene, garnet and clay minerals including the technical parameteres of measurements. The users can upload their own infrared spectra along with the related petrological and geochemical supplementary data. Quantitative re-evaluation of numeous olivines have been completed with the prosposed micro-FTIR protocol. The comparion of ’on-line’ isotope and micro-FTIR measurements on pyroxenes revealed that the structural hydroxyl is more enriched in deuterium than the water in nano-inclusions.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=101683
Decision
Yes





 

List of publications

  
István Kovács Beatrix Udvardi Zsanett Pintér Károly Hidas Lászlóné Kutassy Tamás Zelei István Török Nóra Liptai Levente Patkó Adrián Heincz Bianka Németh: PULI spectral database, www.mfgi.hu, 2014
Udvardi, B., Kovács, I. J., Kónya, P., Földvári, M., Füri, J., Budai, F., Falus, Gy., Fancsik, T., Szabó, Cs., Szalai, Z., Mihály, J.: Application of attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy in the mineralogical study of a landslide area, Hungary, Sedimentary Geology, 2014
Ingrin, J., Kovács, I., Deloule, E., Balan, E., Blanchard, M., Kohn, S.C., Hermann, J.: Identification of hydrogen defects linked to boron substitution in synthetic forsterite and natural olivine., American Mineralogist, 2014
Green, H. D., Hibberson, W. O., Rosenthal, A., Kovács, I., Yaxley, G., Fallon, T., Brink, F.,: Experimental Study of the Influence of Water on Melting and Phase Assemblages in the Upper Mantle., Journal of Petrology, 2014
Kovács, I., Udvardi, B., Pintér, Zs., Hidas, K., Kutassy, L., Falus, Gy., Lendvay, P., Török, I., Zelei T., Fancsik, T., Gál, T., Mihály, J., Németh, Cs., Ingrin, J., Xia, Q., Hermann, J., Stalder, R., Perucchi, A., Kamarás, K., Szekrényes, Zs.: A Protocol, a standard and a (PULI) database for quantitative micro-FTIR measurements of water in nominally anhydrous minerals: an update., Geophysical Research Abstract, 16, EGU 2014, 27.04-02.05.2014. Vienna, EGU-2014-14309., 2014
Kovács István, Udvardi Beatrix, Pintér Zsanett, Hidas Károly, Kutassy Lászlóné, Lendvay Pál, Zelei Tamás: A sekély földköpenyben lévő olivinek víztartalmának újraértékelése a PULI adatbázis segítségével, 7. Téli Ásványtudományi Iskola, Balatonfüred, 2012. január 20-21., 2012
Kovács, I., Németh, B., Török, K., Mihály, J., Németh, C., Fancsik, T.: Very low "water" content in NAMs from the lower crust beneath the central part of the Carpathian-Pannonian region., XXIth meeting of the International Mineralogical Association. Gauteng, South Africa, 30th of August – 6th of September 2014. pp. 55., 2014
Udvardi, B., Pintér, Zs., Kovács, I, Hidas, K., Kutassy, L., Zelei, T., Falus, Gy., Lendvay, P., Fancsik, T. & Szabó, Cs.: A comprehensive infrared database to recognize the water content of minerals: Pannonian Uniform Lithospheric Infrared Spectral Database (PULI)., 5th Mineral Sciences in the Carpathians Conference and 3rd Central-European Mineralogical Conference 20–21 April, 2012, University of Miskolc, Miskolc, Hungary, Acta Mine, 2012
B. Udvardi, I. Kovács, Z. Pintér, K. Hidas, L. Kutassy, G. Falus, P. Lendvay, T. Zelei, T. Fancsik, T. Gál, J. Mihály, C. Németh, J. Ingrin, Q. Xia, J. Hermann, A. Perucchi, L. Vaccari, and C. Szabó: The water content of olivines: Pannon Uniform Lithospheric Infrared spectral Database (PULI), European Mineralogical Conference Vol. 1, EMC2012-686-4, 2012 European Mineralogical Conference, 2012
Udvardi Beatrix, Pintér Zsanett, Kovács István: Ásványok ujjlenyomata, Élet és Tudomány, 38, 1200-1202, 2012
Qun-Ke Xia, JiaLiu, Shao-Chen Liu, István Kovács, MinFeng, LiDang: High watercontentinMesozoicprimitivebasaltsoftheNorthChinaCraton and implicationsonthedestructionofcratonicmantlelithosphere, Earth and Planetary Science Letters, 2013
Rosenthal, A., Yaxley G.M., Green, H. D., Hermann, J., Kovács, I., Spandler, C.,: Continuous eclogite melting and variable refertilisation in upwelling heterogeneous mantle., Nature Scientific Reports, 2014
Kovács, I., Falus, Gy., Szabó, Cs., Pintér, Zs., Hegedűs, E., Mihály, J., Németh, Cs., Liptai, N., Patkó, L., Tommasi, A., Barou, F., Zajacz, Z., Tribus, M., Konzett, J. & Stalder, R.: Evolution of the lithosphere-asthenosphere system in the Carpathian-Pannonian region following the Miocene extension: as viewed in petrology, geochemistry, deformation pa, Geophysical Research Abstracts, Vol. 15, EGU2013-10396-1., 2013
Kovács, I., Falus, Gy., Szabó, Cs., Pintér, Zs., Liptai, N. & Patkó, L.: Dynamics of the lithosphere-asthenosphere system in the Carpathian-Pannonian region following the Miocene extension., 11th Meeting of the Central European Tectonic Studies Group (CETeG), April 24-27, 2013, Várgesztes, Hungary, Abstract Book, 35., 2013




 

Events of the project

  
2016-08-10 15:12:08
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Adatkezelési Főosztály (Magyar Földtani és Geofizikai Intézet), Új kutatóhely: Geokémiai és Laboratóriumi Főosztály (Magyar Földtani és Geofizikai Intézet).



Back »