Vývoj geochemických a mineralogických metod

Geochemické a mineralogické analytické metody jsou nepostradatelným nástrojem pro geologické, environmentální i četné příbuzné obory. S rychlým rozvojem v oblasti přístrojového vybavení stále roste důraz na exaktní přístupy k popisu přírodních systémů a na kvantifikaci látkových toků. Průběžný rozvoj využívaných analytických technik a metodik je proto nevyhnutelný.

Předmětem výzkumu geochemických a mineralogických laboratoří je především zavádění nových analytických postupů, aplikace stávajících metod na další složky horninového a životního prostředí a aktivní hledání nových využití a souvislostí. Pro řadu geologických i environmentálních výzkumných úkolů je také nezbytné vyvíjet analytické postupy "šité na míru". Významný je všeobecný trend k analýze v mikroměřítku, který poskytuje zcela nový pohled na interpretaci globálních látkových přenosů na základě detailní znalosti dílčích procesů. Neoddělitelnou součástí analytického servisu je i odborná interpretace výsledků, samozřejmostí je pak setrvalý důraz na udržování kvalitativních parametrů stávajících metod.

Výzkum v oblasti geochemických a mineralogických metod se v období 2016 až 2020 zaměří především na stávající oblasti analýzy a interpretace:

Tradiční izotopy

Vlevo: Hmotový spektrometr izotopových poměrů (IRMS) Delta V (Thermo Scientific).
Vpravo: Multikolektorový hmotnostní spektrometr s termální ionizací Triton Plus (Thermo Scientific).

• využití izotopů Sr, Nd, Pb a Os pro výzkum procesů při vzniku magmatických a metamorfovaných hornin a pro studium vývoje hornin svrchního pláště,
• stopování látkových toků v hydrogeologických a environmentálních oborech pomocí izotopů Sr a Pb,
• rozvoj analytiky a aplikace izotopů Hf,
• využití lehkých izotopů pro sledování šíření a reaktivity polutantů v atmosféře a při depozici, identifikace zdrojů a vývoje nitrátů ve vodách,
• komplexní analýza tvorby odtoku povrchové vody a s tím spojené mobilizace bioelementů z půdní zóny na základě hmotových bilancí stabilních izotopů H, C, N, O a S, které vytvářejí přirozené značení prostředí,
• zpětná izotopová identifikace procesů v biotechnologiích, těžbě uhlovodíků a odbourávání polutantů v půdě a vodách,
• zpřesňování izotopových analýz a minimalizace analyzovaných navážek, rozvíjení metodik separace zájmových prvků z různých matric a inovativních postupů hmotové spektrometrie.

Netradiční izotopy

• rozvoj a aplikace stávajících (Cd, Cr, Cu, Zn) a zavedení nových (Ca, Mg) izotopových metod v environmentální geologii, aplikace ve výzkumu minerálů, hornin, půdy, mořské vody a biologického materiálu, analýza odpadních materiálů z průmyslové činnosti.

Multikolektorový hmotový spektrometr s indukčně vázanou plazmou Neptune (Thermo Scientific).

Laserová ablace

• U-Pb datování zirkonu a monazitu pro určení magmatického stáří, datování metamorfních procesů a provenience detritických zirkonů,
• rozvoj metodiky U-Th-Pb datování monazitů pro určení magmatického stáří,
• in-situ analýza koncentrací stopových prvků ve spojení s ICP-MS Agilent 7900x
• rozvoj metodiky in-situ stanovení izotopových složení Sr, Nd, Pb a Hf ve spojení s MC-ICP-MS Neptune.

Vlevo: Laserová ablace Analyte Excite, 193 nm excimer laser (Teledyne Cetac) s připojeným ICP-MS Agilent 7900x.
Vpravo: Elektronový mikroskop Mira3 GMU FEG-SEM (Tescan Brno) s mikroanalytickým systémem EDS X-MaxN 80, WDS Wave 500 a EBSD Nordlys II Nano (Oxford Instruments).

Rentgenová mikroanalýza a elektronová mikroskopie

• rozvoj metodiky chemické a strukturní analýzy geomateriálů se zaměřením na analýzu v nanoměřítku,
• nedestruktivní chemická analýza extrémně malých vzorků (mikrofosilie, meteority, vzácné minerální fáze, mikrostrukturní interminerální vztahy).

Rentgenová difrakce

• řešení a zpřesňovaní krystalových struktur nových přírodních a syntetických fází s platinovými kovy,
• vývoj a optimalizace metod kvantitativní fázové analýzy (vhodná příprava vzorku, rozvoj kvantitativní fázové analýzy bez použití standardů, vliv reálné struktury vzorku),
• rozvoj fázové analýzy z omezených malých ploch (tzv. mikrodifrakce).

Práškový difraktometr Bruker D8 Advance s detektorem Lynx EYE XE.