Přehled metod pro analýzy geologického a archeologického materiálu

Nedestruktivní laboratorní metody

Magnetická susceptibilita

Přístroj: laboratorní kapamůstek KLY-4 (AGICO s.r.o., Česká republika)

Přístroj slouží k měření nízkofrekvenční magnetické susceptibility. Magnetická susceptibilita (MS) je bezrozměrná fyzikální veličina, která vyjadřuje schopnost materiálů magnetovat se ve vnějším magnetickém poli. MS je možné použít jako nedestruktivní metodu pro identifikaci obsahu fero- a antiferomagnetických (magnetit, hematit, maghemit), paramagnetických (jíly, slídy, apod.) a diamagnetických minerálů (křemen, kalcit)

  • MS je vhodná pro nedestruktivní analýzu drobnějších artefaktů (do cca 3 x 3 x 4 cm)

  • Ve stratigrafii se MS zpravidla měří napříč vrstevním sledem ve vzorcích odebraných s pravidelným krokem (např. 1 cm). Výsledné křivky (hloubka na profilu vs. MS) se používají například pro:

    • indikaci obsahu oxy-hydroxidů Fe – (například v souvislosti s pedogenezí / chemickým zvětráváním spraší či jiných matricí) nebo „železem bohatých horizontů“

    • indikaci obsahu paramagnetických fylosilikátů (jíly, slídy) ve směsích s diamagnetickým křemenem (běžné klastické sedimenty) – proxy zrnitosti klastických sedimentů

  • obecně jako fyzikální (tedy ne-subjektivní) metoda rozdělení stratigrafického záznamu na dílčí segmenty

Difuzní spektrální odraznost

Přístroj: ruční spektrální fotometr s kulovou geometrií SP-62 (X-Rite Inc., USA).

Přístroj slouží k měření difuzní spektrální odraznosti (diffuse reflectance spectrometry, DRS) pevných materiálů ve viditelném světle (Vis DRS). Vis DRS slouží k identifikaci důležitých chromoforů (hematit, goethit, glaukonit, silicity, řada dalších minerálů, organická hmota, apod.) v pevných materiálech. Výsledkem měření jsou křivka odraznosti (0-200%) ve viditelném spektru (400-700 nm) a kvantitativní vyjádření barvy horniny pomocí barevných parametrů (jas, index červenosti, mezinárodní barevné standardy CIE L*a*b*, RGB, apod.). Využití je podobné jako u MS:

  • pro nedestruktivní analýzu artefaktů od rozměrů 1x1x1 cm výše (měření probíhá v kruhové ploše o průměru 8mm)

  • Ve stratigrafii se DRS zpravidla měří napříč vrstevním sledem ve vzorcích odebraných s pravidelným krokem (např. 1 cm). Výsledné křivky (hloubka na profilu vs. barevné parametry) se používají například pro:

    • indikaci horizontů se zvýšeným obsahem oxy-hydroxidů Fe (hematit, magnetit, goethit), organické hmoty, kalcitu

    • proxy zrnitosti klastických sedimentů

  • obecně jako fyzikální (tedy objektivní) metoda rozdělení stratigrafického záznamu na dílčí segmenty; podobně jako MS se DRS zpravidla měří napříč vrstevním sledem ve vzorcích odebraných s pravidelným krokem (např. 1 cm)

Laboratorní gamaspektrometrie

Přístroj RT-50 (Georadis s.r.o., Česká republika)

Gamaspektrometrie (GRS) měří EM spektrum o velmi krátké vlnové délce (gamazáření) vyzařované přirozeně radioaktivními nuklidy v pevných materiálech. Výsledkem měření je vyjádření celkové radioaktivity horniny (např. v nGy.kg-1), dále koncentrace draslíku (%), uranu (ppm) a thoria (ppm) a případně i hmotnostní aktivita izotopu 137Cs. Tyto hodnoty mohou být řízeny obsahem K-živců, bílých slíd, zirkonu, monazitu, thoritu a dalších těžkých minerálů, jílových minerálů, fosfátů a organické hmoty, případně antropogenního cesia (z jaderných výbuchů či havárií jaderných elektráren). Možné použití GRS:

  • pro nedestruktivní analýzu artefaktů do max. rozměru cca 5 x 8 x 8 cm

  • Ve stratigrafii je možné měřit napříč vrstevním sledem ve vzorcích odebraných s pravidelným krokem (např. 5 cm). Výsledné křivky (hloubka na profilu vs. GRS hodnoty) se používají například pro:

    • indikaci horizontů se zvýšeným obsahem organické hmoty a fosfátů,

    • cesiové datování (od 2. poloviny 20 století)

    • proxy minerálního složení hornin

Energiově disperzní RTG fluorescenční spektrometrie

Přístroj: DELTA (Innov-X, Inc., USA)

Ruční energiově-disperzní RTG fluorescenční spektrometrie (EDXRF spektrometrie) (k dispozici od ledna 2011) slouží k rychlé a přesné prvkové analýze pevných materiálů. Výsledkem je koncentrace prvků v atomové hmotnosti od Mg po U, uváděné v ppm. Ideální metoda pro nedestruktivní (možno použít i pro destruktivní analýzu, která je zpravidla o něco přesnější) chemickou analýzu hornin.

  • pro nedestruktivní chemickou analýzu artefaktů od min. rozměru cca 2 x 2 x 1 cm

  • ve stratigrafii je možné měřit napříč vrstevním sledem ve vzorcích odebraných s pravidelným krokem (např. 5 cm). Výsledné křivky (hloubka na profilu vs. chemismus hornin) se používají například pro:

    • identifikaci horizontů se zvýšeným obsahem fosfátů, antropogenních těžkých kovů, apod.

    • proxy zrnitosti

Optické/mikroskopické metody

Všechny optické metody jsou nabízeny včetně foto/video dokumentace na CCD čipech (digitální fotografie). Tyto metody jsou téměř vždy destruktivní.

Optické polarizační mikroskopie

Mikroskopy: Olympus BX-50p, Olympus BX-41

Běžná identifikace minerálů, hornin, strusek, stavebních materiálů, artefaktů.

Binokulární lupy (stereomikroskopy)

Mikroskopy: Olympus

Běžná identifikace a fotodokumentace minerálů, hornin, artefaktů a mikrofosílií. NEDESTRUKTIVNÍ METODA.

Katodoluminiscenční mikroskopie

Mikroskop Leica DM 2500 P s katodoluminiscenčním systémem CL8200 MK5-1 (CITL, Velká Británie)

Zdokonalená identifikace minerálů a pevných materiálů na základě barvy luminiscenčního záření vybuzeného proudem elektronů z katody, identifikace geneze a typologie minerálů – kalcitu, zirkonu, křemene, živců, apod.

Fluorescenční mikrosokopie

Mikroskop Olympus BX41 s nástavcem pro fluorescenční mikroskopii Olympus BX-RFA a sadou filtrů s excitačním rozsahem 330-385 nm, 460-490 nm a 510-550 nm

Slouží k identifikaci organické hmoty – např. uhlovodíků - v pevných materiálech vč. minerálů a hornin.

Mikroskopie s termometrickým stolkem pro studium fluidních inkluzí

Mikroskop Olympus BX51 s mikrotermometrickou komorou LINKAM THMSG 600 a digitální videokamerou PixeLINK PL A 662

Studium fluidních inkluzí v minerálech a pevných materiálech, interpretace geneze minerálů a pevných materiálů, zdokonalené studium provenience.

Elektronová mikrosonda

Elektronový mikroskop JEOL (Japonsko) s WDX analyzátory

Elektronová mikroskopie s WDX chemickou analýzou (tzv. mikrosonda) slouží k velmi přesné a objektivní identifikaci minerálů a pevných materiálů v mikroskopických preparátech a chemické analýzy mikroskopických objektů – např. geneze minerálů.

Mělký geofyzikální průzkum

Níže uvedené geofyzikální metody slouží k zobrazení mělkého podpovrchu ve vertikálních dvourozměrných (2D) profilech, v mapě nebo v 3D prostoru („obecný kvádr“) na základě měření fyzikálních parametrů. Jsou vhodné pro terénní dokumentaci archeologických nalezišť / úložných poměrů / stratigrafie.

Georadar

Přístroj: SIR 3000 (GSSI, USA) s anténami 200 a 400 MHz

Metoda založená na měření doby návratu elektromagnetické (EM) vlny, která se odrazí od rozhraní pod povrchem Země. Slouží k zobrazení rozhraní mezi horninami o různé relativní permitivitě a elektrické vodivosti, které mohou být důležitými stratigrafickými horizonty. Výsledkem je 2D profil nebo 3D kvádr. Použité antény jsou nejvhodnější pro mělký průzkum do cca 10 m hloubky.

Dipólové elektromagnetické profilování (DEMP)

Přístroj CMD (GF Instruments s.r.o., Česká republika) se sondou CMD-4 s hloubkovým dosahem 6 / 3 m

Metoda DEMP slouží k bezkontaktnímu mapování elektrické vodivosti hornin do hloubky 3 – 6 m. Výsledkem je mapa anomálií vodivosti, ze které lze interpretovat složení hornin (zrnitost sedimentů, pohřbené objekty, apod.)

Multikabelové odporové profilování (resistivity profiling)

Přístroj ARES (GF Instruments, s.r.o., Česká republika) s 8 sekcemi multikabelu s 64 elektrodami

Tato metoda slouží k terénnímu měření měrného odporu hornin v 2D / 3D profilech do maximální interpretované hloubky cca 60 m pod povrchem. Z profilů lze interpretovat geologickou stavbu (na základě zrnitosti sedimentů), pohřbené objekty, apod.

Reflexní a refrakční seismika

Přístroj: 24-kanálový Terraloc Mk8 (ABEM, Švédsko) s 2 seismickými kabely (24 geofonů)

Tyto metody slouží k terénnímu měření elastických (seismických) rozhraní v 2D profilech do interpretované hloubky cca 5 - 50 m pod povrchem. Z profilů lze interpretovat geologickou stavbu, pohřbené objekty, apod.

Terénní gamaspektrometrické měření (GRS)

Přístroj: terénní gamaspektrometr GRM 260/B (GF Instruments, s.r.o., Česká republika)

Tato metoda slouží k rychlému měření stejných parametrů jako laboratorní gamaspektrometr přímo v terénu – buď v profilech nebo v mapě. Výsledkem jsou křivky, ze kterých lze analyzovat stratigrafii profilů, nebo mapa anomálií vybraných GRS parametrů

Terénní a laboratorní práce příprava vzorků

Terénní geologická a geodetická měření

Geologické mapování, měření orientovaných prvků geologickým kompasem, přesná měření polohy pomocí geodetické GPS Ashtech ProMark500 se záznamníkem MobileMapper 10

Lehké vrtné práce a odběr vzorků

Vrtání na souši pomocí pneumatické vrtné soupravy na nezpevněné horniny (Ø6 cm, do 4m) nebo žlábkových vrtáků (Ø2,5 cm, do 5m)

Vrtání a odběr sond pod vodní hladinou (Ø4 cm, max. hloubka vody 5 m)

Odběr pístových jader z vodní hladiny, systém EWITEC s plovoucí platformou (Ø8 cm, max. hloubka vody 40 m)

Drcení a mletí hornin

Drcení a mletí soudržných hornin až na analytickou jemnost pomocí kulového mlýnu a planetových mlýnků

Sítovací zrnitostní analýzy

Zrnitostní sítovací analýzy suchou i mokrou cestou pomocí vibrační prosévačky FRITSCH analysette SPARTAN 3 ve frakčním rozsahu 4mm – 0,032mm (standardní Wenworthova zrnitostní klasifikace)

Zrnitostní analýzy metodou laserové granulometrie

Zrnitostní analýzy vzorků v rozsahu 0,8m až 2 mm, mokrou cestou pomocí laserového granulometru FRITSCH Analysette 22 MicroTec plus.

Separační metody

Separace těžkých minerálů netoxickými těžkými kapalinami

 

Ceník služeb Katedry geologie PřF UPOL

PŘÍPRAVA VZORKŮ  
Výbrus zakrytý 300,-/ks
Výbrus leštěný 500,-/ks
Nábrus 300,-/ks
Drcení/mletí/příprava vzorků 150,-/hod.
Sítová analýza suchá 250,-/hod.
Sítová analýza mokrá 350,-/hod.
Výroba destičky na fluidní inkluze 1000,-/ks
INSTRUMENTÁLNÍ METODY  
EDXRF analýza 800,-/hod
Elektronová mikrosonda a WDX analýza 1000,-/hod
Měření fluidních inkluzí 1500,-/vzorek
Katodoluminiscence dle dohody
Kolorimetrie 300,-/hod. + příprava vzorků
Měření na kapamůstku 500,-/hod
Měření příručním kapamůstkem 250,-/hod
Stanovení obsahu K, U, Th a Cs gamaspektrometrií 75,-/analýza
GEOFYZIKÁLNÍ METODY  
Dipólové elektromagnetické profilování (DEMP)  500,-/hod
Měření georadarem (GPR)  800,-/hod
Refrakční seismika 1000,-/hod
Elektrická odporová tomografie  1000,-/hod