Entwicklung von gesteinsspezifischen Klassifizierungs- und Quantifizierungsverfahren für einen Bohrkernscanner basierend auf der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (GeoLIBScanner)
Land / Region: Deutschland
Projektanfang: 01.11.2017
Projektende: 30.04.2021
Projektstand: 27.01.2021
Workflow LIBS-basierte Analyse von SE in einem Storkwitz Karbonatit
Quelle: BGR
Das Projekt „Entwicklung eines geochemischen high-speed Bohrkernanalyseverfahrens basierend auf der Laser-Induzierten Breakdown Spektroskopie – GeoLIBScanner“ war ein auf drei Jahre vom BMWi im Rahmen des Förderprogrammes „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ gefördertes Projekt (Nr. ZF4441001SA7), das von 2017 bis 2021 gemeinsam von der BGR und der LTB Lasertechnik Berlin durchgeführt wurde.
Die BGR war für das Teilprojekt „Entwicklung von gesteinsspezifischen Klassifizierungs- und Quantifizierungsverfahren für einen LIBS-Bohrkernscanner“ zuständig, während der Projektpartner LTB das Teilprojekt „Entwicklung eines schnellen Messsystems für die geochemische Analyse von Bohrkernen basierend auf der laserinduzierten Plasmaspektroskopie“ bearbeitete.
Die LIBS-Analytik stellt ein leistungsfähiges und vielseitig einsetzbares Multi-Elementverfahren für ein sehr breites Elementspektrum dar. LIBS ist eine Art von Emissionsspektroskopie, bei der mit einem Laser ein Plasma direkt auf der Probenoberfläche erzeugt wird. Das Licht, das beim Zerfall des Plasmas emittiert wird und charakteristisch ist für die enthaltenen Elemente, wird folgend mit einem Spektrometer gemessen. In der BGR werden vielversprechende Anwendungen dieser Spektroskopie in einem Bohrkernscanner erforscht, um die Verteilung von verschiedensten Elementen im Submillimeter-Bereich in nahezu unpräparierten Bohrkernen schnell zu erfassen.
Die Gesteinsanalyse ist wegen der Vielfalt an möglichen Mineralen äußerst komplex, sodass die Anforderungen an die Messgeschwindigkeit sowie die Auswerte- und Kalibrierverfahren sehr hoch sind. Mit diesem Projekt wurden wichtige Innovationen im Bereich der Durchsatzerhöhung angestrebt. Zusätzlich wurden diverse gesteinsspezifische Auswerteverfahren für verschiedene Lagerstätten und Wertmetalle entwickelt sowie die bestehende Qualitätssicherung erweitert. Für die Bewertung von Explorationsbohrungen nach Mineralrohstoffen ist die zeitnahe ortsaufgelöste geochemische Materialanalyse von enormer wirtschaftlicher und wissenschaftlicher Bedeutung.
Partner:
LTB Lasertechnik Berlin GmbH, Deutschland
Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Deutschland
Probenmaterial wurde freundlicherweise vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie bereitgestellt.
Literatur:
Müller, S., Meima, J.A., Rammlmair, D., 2021: Detecting REE-rich areas in heterogeneous drill cores from Storkwitz using LIBS and a combination of k-means clustering and spatial raster analysis, Journal of Geochemical Exploration, Volume 221, 2021, 106697, ISSN 0375-6742, https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2020.106697
Müller, S., Meima, J.A., 2022. Mineral classification of lithium-bearing pegmatites based on laser-induced breakdown spectroscopy: Application of semi-supervised learning to detect known minerals and unknown material. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 189, 106370. https://doi.org/10.1016/j.sab.2022.106370
