Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Critical Assessment of the Mineralogical Collections at Uppsala University using Raman Spectroscopy
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
2017 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Kritisk studie av de mineralogiska samlingarna vid Uppsala universitet med hjälp av Ramanspektroskopi (Swedish)
Abstract [en]

The technique of Raman spectroscopy was applied in order to identify and characterize the number of minerals in the mineralogical collection at the Department of Earth Sciences. The collection was broadened with five rare carbonates borrowed from the collection of the Swedish Museum of Natural History in Stockholm. In total, 66 specimens were examined.The characteristics of interest included possible presence and nature of defects and impurities, degree of crystallinity, residual stresses, possible treatment by natural heat sources (e.g. radionuclides) or chemicals (e.g. polishing agents), and fluorescence.Raman spectroscopy was chosen as examination method because of its distinctive advantage over traditional techniques – a non-destructive probing of pristine materials and minimum or no preparation. Besides, Raman spectroscopy performs very well in collecting the needed characteristics, in terms of its sensitivity, as well ability to probe miniature grains in a matrix with a high spatial resolution.A portable system was used to identify the presence of impurities and the fingerprint of the host rock in the majority of the examined carbonates. The rare carbonate burbankite showed distinct fluorescence bands, which likely can be explained by its complicated chemical composition.The Raman system was used for gemmological purposes and helped to identify the purity of the gems. Diamond and two rubies showed to be free from impurities, but red corundum showed a broad peak, which may represent traces of natural heat treatment, which in turn could be caused by regional metamorphism or even by a radiation source. Furthermore, the correlation between the signal intensity of the fluorites’ bands and the chemical composition of the minerals were studied. The experiment showed that blue fluorite fully misses the peak T2g while purple and grey fluorites showed a well-developed and easily recognizable peak at this location. Thus, it was discovered that the presence and intensity of this peak is directly dependent on the fluorite’s colour, i.e. on the host species, which are incorporated in the crystal structure, such as metals, rare earth elements (REE) or even organic substances. Moreover, residual tensile stress was identified in colourless quartz. The tensile stress was estimated to be in the interval between 0.23 and 1.0 GPa.The Raman system was used to identify different end-members of the garnet family. Raman spectroscopy showed to have high analytical power and helped to estimate the ratio between the end-members in eight garnet samples. In one case, fluorescence was linked to the presence of REEs in the structure of almandine. One sample of calcite showed to be incorrectly placed in the collection. This work will now form a solid foundation for the mineral characteristics handbook.

Abstract [sv]

Ramanspektroskopitekniken applicerades för att identifiera och karakterisera antalet mineraler i den mineralogiska samlingen vid Institutionen för geovetenskaper. Samlingen breddades med fem sällsynta karbonater som lånades från Naturhistoriska riksmuseets samling i Stockholm. Sammanlagt analyserades 66 prover. Egenskaperna av intresse inkluderade eventuell förekomst av och karaktären hos defekter och föroreningar, graden av kristallinitet, restspänningar, eventuella spår av naturlig värmebehandling (till exempel radionuklider) eller kemisk behandling (till exempel polermedel), och fluorescens. Ramanspektroskopi valdes som undersökningsmetod på grund av dess tydliga fördel över traditionella metoder – en icke-förstörande undersökning av rena material och minimal eller ingen förberedelse. Därutöver fungerar Ramanspektroskopi väldigt bra för undersökning av de efterfrågade egenskaperna, vad gäller dess känslighet och kapacitet vid sondering av miniatyrkorn i matriser med hög spatial upplösning. Ett portabelt system användes för att identifiera föroreningar och fingeravtryck av den omslutande bergarten i de flesta undersökta karbonatprov. Den sällsynta karbonaten burbankit visade på distinkta fluorescensband, som sannolikt kan tillskrivas dess komplicerade kemiska sammansättning. Ramansystemet användes i gemmologiskt syfte och kunde identifiera ädelstenarnas renhet. Diamant och två rubiner visade sig sakna föroreningar, men den röda korunden visade en bred topp, som kan indikera på spår av naturlig värmebehandling, som i sin tur kan ha orsakats av regional metamorfos eller till och med en strålningskälla. Därutöver studerades sambandet mellan signalstyrkan hos fluoriters band och mineralers kemiska sammansättning. Experimentet visade att blå fluorit fullständigt saknar toppen från T2g, medan de lila och grå fluoriterna hade välutvecklade och lättigenkännliga toppar vid denna position. Således upptäcktes att denna topps närvaro och intensitet är direkt beroende av fluroritens färg, det vill säga av elementen som är inkorporerade i kristallstrukturen, så som metaller, sällsynta jordartsmetaller eller till och med organiska substanser. Därutöver identifierades restdragspänning i den färglösa kvartsen. Spänningen uppskattades ligga i intervallet 0.23 – 1.0 GPa. Ramansystemet användes för att identifiera olika ändelement i granatfamiljen. Ramanspektroskopin hade hög analytisk förmåga och hjälpte till att estimera förhållandet mellan ändelementen i åtta granatprover. I ett fall kunde fluorescens bindas till förekomsten av sällsynta jordartsmetaller i almandinets struktur. Ett kalcitprov visade sig vara felaktigt placerat i samlingen. Detta arbete kommer nu utgöra en god grund för den mineralogiska samlingens handbok.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , p. 240
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 391
Keyword [en]
Raman spectroscopy, gemmology, geology, mineralogy, Mineralogical Collectio
Keyword [sv]
Ramanspektroskopi, gemologi, geologi, mineralogi, mineralogisk samling
National Category
Geology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-315850OAI: oai:DiVA.org:uu-315850DiVA, id: diva2:1075995
Educational program
Master Programme in Earth Science
Presentation
2017-01-12, Småland, Geocentrum, Villavägen 16, Uppsala, 13:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-02-27 Created: 2017-02-21 Last updated: 2017-02-27Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(14090 kB)170 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 14090 kBChecksum SHA-512
1108bd50e83b09390139335d2d739cf0391525292c7e0ef289b5ec10dc0fe052b4dca492064e165294b9e9f3d4995f69b4f9faa153063e88447e168ba33479a9
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Earth Sciences
Geology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 170 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 443 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
v. 2.34-SNAPSHOT
|