Brilha J.B., Sequeira Braga M.A.
Apresentado no IV Congresso Nacional de Geologia - Porto
Memórias nº4 do Museu e Laboratório Mineralógico e Geológico da Fac. de Ciências da Univ. do Porto, 613-617, 1995
Para obter o resumo completo pode contactar os autores ou o volume dos resumos do Congresso.
Introdução
O avanço das técnicas analíticas e informáticas, com a consequente ligação entre o microcomputador e o equipamento de DRX, veio facilitar o aparecimento de um novo e vasto conjunto de dados que têm facilitado a caracterização mineralógica, em particular no estudo dos minerais de argila. Nas análises por DRX, o microcomputador tem sido utilizado em três vertentes essenciais:
i) Elaboração de listagens de reflexões (peak-lists), análises qualitativas (matchs) e análises quantitativas; CALVERT et al. (1989), POST & BISH (1989), POPPE & DODD (1989), SMITH (1989), HOSTERMAN & DULONG (1989), BISH (1993) e EBERL & BLUM (1993);
ii) Simulação de espectros de DRX para determinadas condições experimentais e determinadas composições químico-mineralógicas; GARVIE (1993a, 1993b), WALKER (1993), PEVEAR & SCHUETTE (1993), REYNOLDS (1985, 1993), PLANÇON & DRITS (1994) e DRITS & PLANÇON (1994);
iii) Decomposição de espectros de DRX, bastante útil no estudo de amostras poliminerálicas com reflexões sobrepostas. Este procedimento possibilita também a determinação quantitativa de algumas características como o tamanho das particulas, grau de cristalinidade, grau de hidratação ou detecção da ocorrência de substituições cristalinas, em várias amostras de um mesmo perfil ou afloramento; JONES (1989), HOWARD & PRESTON (1989), LANSON & BESSON (1992), LANSON & VELDE (1992), JONES & MALIK (1993) e ROBINSON & BEVINS (1994);
Neste trabalho apresentam-se e interpretam-se difractogramas de misturas de argilas padrão naturais, consideradas como amostras de referência e posterior tratamento de decomposição. É ainda apresentado um exemplo de decomposição de um espectro de DRX, aplicado a uma amostra de argila proveniente da alteração hidrotermal do basalto de Lexim, Complexo Vulcânico de Lisboa.
Materiais e métodos
As análises de DRX aqui apresentadas foram executadas num difractómetro Philips PW-1710, equipado com monocromador de grafite, fenda de divergência automática e radiação de Cu (40 kV e 30mA). Este equipamento encontra-se conectado a um microcomputador instalado com o programa Philips APD - Ver. 3.6a, que possibilita o armazenamento e algum tratamento dos dados das análises efectuadas. Para a decomposição dos espectros utilizou-se o programa DECOMPXR, instalado num microcomputador (486 - 66Mhz). Este programa fornece as sub-rotinas necessárias para a conversão dos dados provenientes do APD no formato legível pelo programa de decomposição. O difractograma final, já com a decomposição efectuada, pode ser impresso ou transferido para qualquer outro programa (em PC ou Macintosh) de processamento de texto ou de desenho (BRILHA, 1992).
O DECOMPXR fornece informações precisas sobre a posição, largura e intensidade das reflexões previamente seleccionadas pelo utilizador, representativas de determinadas espécies minerais. Todavia, não são fornecidas informações sobre a natureza das fases mineralógicas presentes nas amostras, permanecendo ainda essa tarefa a cargo da sensibilidade e experiência de cada investigador. Os algoritmos usados neste programa, assim como as suas limitações e desempenhos podem ser consultados em LANSON (1990, 1992), LANSON & CHAMPION (1991), LANSON & BESSON (1992) e LANSON & VELDE (1992).
Considerações finais
Nos exemplos aqui apresentados, concluímos que o programa DECOMPXR pode ser muito útil no estudo, por DRX, de amostras constituídas por misturas de minerais de argila. Ângulos inferiores a 4° dois teta parecem constituir uma limitação a este programa. No entanto, como apenas alguns interestratificados regulares (relativamente raros na Natureza) possuem reflexões nestes pequenos valores angulares, esta limitação não é, por isso só, muito significativa.
Apesar de a utilização deste programa necessitar, por parte do utilizador, de larga experiência na manipulação de dados obtidos por DRX, assim como na utilização de equipamento informático, ele constitui uma útil e fiável ferramenta no estudo de minerais de argila. Este estudo beneficia bastante se for complementado com o programa NEWMOD (REYNOLDS, 1985) que permite a simulação de espectros de DRX para diferentes minerais de argila.
Bibliografia
BISH D.L. (1993) - Studies of clays and clay minerals using X-ray powder diffraction and the Rietveld method. CMS Workshop Lectores, Vol. 5, Computer applications to X-ray powder diffraction analysis of clay minerals. R.C. Reynolds, Jr. & J.R. Walker Eds., The Clay Minerals Society, Boulder, CO. 79-121
BRILHA J.B.R. (1992) - A transferência de informação entre PC's e Macintosh's. Uma aplicação na apresentação de diagramas de difracção de raios X. Geonovas 3 (nº especial), 49p.
CALVERT C.S., PALKOWSKY D.A. & PEVEAR D.R. (1989) - A combined X-ray powder diffraction and chemical method for the quantitative mineral analysis of geologic samples. CMS Workshop Lectores, Vol. 1, Quantitative mineral analysis of clays. D.R. Pevear & F.A. Mumpton Eds., The Clay Minerals Society, Boulder, CO. 153-166
DRITS V.A. & PLANÇON A. (1994) - Expert system for structural characterization of phyllosilicates: II. Application to mixed-layer minerals. Clay Minerals 29, 39-45
EBERL D.D. & BLUM A. (1993) - Illite crystallite thickness by X-ray diffraction. CMS Workshop Lectores, Vol. 5, Computer applications to X-ray powder diffraction analysis of clay minerals. R.C. Reynolds, Jr. & J.R. Walker Eds., The Clay Minerals Society, Boulder, CO. 123-153
GARVIE L.A.J. (1993a) - INTERSTRAT - An expert system to help identify interstratified clay minerals from powder XRD data: I. Description of the program. Clay Minerals 28, 445-460
GARVIE L.A.J. (1993b) - INTERSTRAT - An expert system to help identify interstratified clay minerals from powder XRD data: II. Testing the program. Clay Minerals 29, 21-32
HOSTERMAN J.W. & DULONG F.T. (1989) - A computer program for semiquantitative mineral analysis by X-ray powder diffraction. CMS Workshop Lectores, Vol. 1, Quantitative mineral analysis of clays. D.R. Pevear & F.A. Mumpton Eds., The Clay Minerals Society, Boulder, CO. 38-50
HOWARD S.A. & PRESTON K.D. (1989) - Profile fitting of powder diffraction patterns. in Modern powder diffraction, Reviews in Mineralogy 20, D.L. Bish and J.E. Post Eds., Mineralogical Society of America, Washington D.C., 217-275
JONES R.C. & MALIK H.U. (1993) - A computer technique for rapid decomposition of X-ray diffraction instrumental aberrations from mineral line profiles. CMS Workshop Lectores, Vol. 5, Computer applications to X-ray powder diffraction analysis of clay minerals. R.C. Reynolds, Jr. & J.R. Walker Eds., The Clay Minerals Society, Boulder, CO. 155-171
JONES R.C. (1989) - A computer technique for X-ray diffraction curve fitting/peak decomposition. CMS Workshop Lectores, Vol. 1, Quantitative mineral analysis of clays. D.R. Pevear & F.A. Mumpton Eds., The Clay Minerals Society, Boulder, CO. 52-101
LANSON B. (1990) - Mise en évidence des mécanismes réactionnels des interstratifiés illite/smectite au cours de la diagenése. Ph. D. Thesis, Université de Paris, 366p.
LANSON B. (1992) - Application de la décomposition des diffractogrammes de rayons-X à l'identification des minéraux argileux. Comptes Rendus du Colloque rayons-X Siemens, Paris, vol.2 - Diffraction - X, Siemens Ed. 62-72
LANSON B. & BESSON G. (1992) - Characterization of the end of smectite-to-illite transformation: Decomposition of X-ray patterns. Clays and Clay Minerals 40(1), 40-52
LANSON B. & CHAMPION D. (1991) - The I/S-to-illite reaction in the late stage diagenesis. Amer. Jour. Science 291, 473-506
LANSON B. & VELDE B. (1992) - Decomposition of X-ray diffraction patterns: a convenient way to describe complex I/S diagenetic evolution. Clays and Clay Minerals 40(6), 629-643
PEVEAR D.R. & SCHUETTE J.F. (1993) - Inverting NEWMOD X-ray diffraction forward model for clay minerals using genetic algorithms. CMS Workshop Lectores, Vol. 5, Computer applications to X-ray powder diffraction analysis of clay minerals. R.C. Reynolds, Jr. & J.R. Walker Eds., The Clay Minerals Society, Boulder, CO. 19-41
PLANÇON A. & DRITS V.A. (1994) - Expert system for structural characterization of phyllosilicates: I. Description of the expert system. Clay Minerals 29, 33-38
POPPE L.J. & DODD L.J. (1989) - Computer-generated templates to convert degrees 2q to interplanar spacings. CMS Workshop Lectores, Vol. 1, Quantitative mineral analysis of clays. D.R. Pevear & F.A. Mumpton Eds., The Clay Minerals Society, Boulder, CO. 168-171
POST J.E. & BISH D.L. (1989) - Rietveld refinement of crystal structures using powder X-ray diffraction data. in Modern powder diffraction, Reviews in Mineralogy 20, D.L. Bish and J.E. Post Eds., Mineralogical Society of America, Washington D.C., 277-308
REYNOLDS R.C. Jr. (1985) - NEWMOD, a computer program for the calculation of basal X-ray diffraction intensities of mixed-layered clays. R.C. Reynolds, Hanover, N.H. 03755.
REYNOLDS R.C. Jr. (1993) - Three-dimensional X-ray powder diffraction from disordered illite: simulation and interpretation of the diffraction patterns. CMS Workshop Lectores, Vol. 5, Computer applications to X-ray powder diffraction analysis of clay minerals. R.C. Reynolds, Jr. & J.R. Walker Eds., The Clay Minerals Society, Boulder, CO. 43-78
ROBINSON D. & BEVINS R.E. (1994) - Mafic phyllosilicates in low-grade metabasites. Characterization using deconvolution analysis. Clay Minerals 29, 223-237
SMITH D.K. (1989) - Computer analysis of diffraction data. in Modern powder diffraction, Reviews in Mineralogy 20, D.L. Bish and J.E. Post Eds., Mineralogical Society of America, Washington D.C., 183-216
WALKER J.R. (1993) - An introduction to computer modeling of X-ray diffraction patterns of clay minerals: A guided tour of NEWMOD©. CMS Workshop Lectores, Vol. 5, Computer applications to X-ray powder diffraction analysis of clay minerals. R.C. Reynolds, Jr. & J.R. Walker Eds., The Clay Minerals Society, Boulder, CO. 1-17