Etude des signaux EPR chez les coraux - Applications EPR (ESR)

Le nom corail vient du vieux persan sanga (pierre), qui est le nom commun de la communauté des vers de corail et de son squelette. Les polypes coralliens sont des coraux du phylum des Acanthozoa, avec des corps cylindriques, également appelés roches vivantes en raison de leur porosité et de leur croissance ramifiée, qui peuvent être habités par de nombreux micro-organismes et poissons. Principalement produit dans les océans tropicaux, comme la mer de Chine méridionale. La composition chimique du corail blanc est principalement du CaCO ₃  et contient de la matière organique, appelée type carbonate. Le corail doré, bleu et noir est composé de kératine, appelée type kératine. Le corail rouge (y compris rose, rouge chair, rouge rose, rouge clair à rouge foncé) contient à la fois du CaCO ₃  et contient plus de kératine. Corail selon les caractéristiques de la structure squelettique. Peut être divisé en coraux à plaques, coraux à quatre coups, coraux à six coups et coraux à huit coups en quatre catégories, le corail moderne est principalement constitué des deux dernières catégories. Le corail est un vecteur important pour l'enregistrement de l'environnement marin, car la détermination de la paléoclimatologie, les changements anciens du niveau de la mer et les mouvements tectoniques ainsi que d'autres études ont une importance importante.

La résonance paramagnétique électronique (EPR ou ESR) est un outil important pour étudier la matière électronique non appariée, qui fonctionne en mesurant les sauts de niveau d'énergie des électrons non appariés à des fréquences de résonance spécifiques dans un champ magnétique variable. Actuellement, les principales applications de l’EPR dans l’analyse des coraux sont l’analyse et la datation de l’environnement marin.  Par exemple, le signal EPR de Mn ²⁺  dans les coraux est lié au paléoclimat. Le signal EPR de Mn ²⁺  est important pendant la période chaude et diminue fortement en cas de refroidissement brutal. En tant que roche carbonatée marine typique, les coraux sont affectés par le rayonnement naturel pour produire des défauts de réseau afin de générer des signaux EPR. Ils peuvent donc également être utilisés pour la datation et la chronologie absolue des roches carbonatées marines. Les spectres EPR des coraux contiennent une multitude d'informations sur la concentration d'électrons non appariés piégés par les défauts de réseau et d'impuretés dans l'échantillon, la composition en minéraux et en impuretés de l'échantillon, et donc des informations sur l'âge de formation et les conditions de cristallisation de l'échantillon peuvent être obtenus simultanément.

Ensuite, le signal EPR dans le corail sera analysé à l'aide d'une spectroscopie CIQTEK X-Band EPR (ESR) EPR100 pour fournir des informations sur la composition et les défauts vacants dans le corail.

CIQTEK X-Band EPR100

Échantillon expérimental

L'échantillon a été prélevé sur du corail blanc de la mer de Chine méridionale, traité avec 0,1 mol/L d'acide chlorhydrique dilué, broyé avec un mortier, tamisé, séché à 60°C, pesé environ 70 mg et testé sur le CIQTEK EPR100.

Échantillon de corail blanc

Spectroscopie de résonance paramagnétique électronique

Le CIQTEK EPR100 a été utilisé pour tester le signal EPR dans le corail blanc. Pour obtenir une mesure précise du signal EPR, les conditions expérimentales spécifiques étaient les suivantes.

Conditions expérimentales

Résultats expérimentaux et analyse

La structure des coraux varie selon les espèces, et des superpositions de raies spectrales sont généralement présentes dans les spectres EPR des coraux. Les signaux mesurés expérimentalement dans des échantillons d'os de corail peuvent être dérivés des radicaux libres des ions CO ₂  en comparant les informations de la littérature. Le Mn ²⁺  dans les coraux est généralement associé à la recristallisation des coraux et au dépôt secondaire de calcite, tandis que des traces de Mn ²⁺  affectent également la production de centres paramagnétiques, de sorte que le Mn ²⁺  est couramment utilisé pour discerner la recristallisation des échantillons. Le signal de crête sextuple de Mn ²⁺  n'a pas été observé dans l'expérience.

Spectres EPR des coraux blancs détectés par CIQTEK EPR100

Conclusions

Les tests Coral EPR (ESR) sont actuellement utilisés principalement pour l’analyse et la datation du climat environnemental marin. Le Mn ²⁺  dans les cristaux de carbonate tels que les coraux est paramagnétique et ses six raies spectrales structurelles hyperfines sont facilement identifiables. Les tests EPR portent principalement sur le Mn ²⁺  sur des réseaux carbonatés, et certaines études ont montré que la teneur en Mn ²⁺  est liée aux changements paléoclimatiques. De plus, étant donné que les défauts du réseau carbonaté et les impuretés des coraux piègent les électrons non appariés et que ces concentrations d’électrons non appariés peuvent être corrélées aux débits de dose d’irradiation naturels et annuels, ils sont également couramment utilisés pour la datation EPR dans la plage du million d’années.

Le CIQTEK EPR100 présente une sensibilité élevée, une uniformité de champ magnétique élevée et une stabilité élevée, et peut être équipé d'une variété de sondes EPR hautes performances et de dispositifs de lumière, de basse température et d'angle pour répondre aux besoins des clients pour une variété de dispositifs continus généraux. -mesures EPR ondulatoires et pulsées, et le logiciel EPR-Pro fournit un processus d'opération expérimentale rapide et des fonctions d'analyse de données scientifiques pour aider les utilisateurs à établir rapidement des méthodes expérimentales EPR.

Les références:

1. Strzelczak, Grazyna et al. "Étude EPR multifréquence des radicaux dérivés des carbonates et des sulfates produits par le rayonnement dans les coquilles et la corallite." Recherche sur les rayonnements 155.4(2001):619-624.

2. Seletchi, ED et OG Duliu. "Étude comparative sur les spectres esr des carbonates." Revue roumaine de physique 52.5-7 (2007) : p.657-666. 

3. Ye Yuguang, Zhou Shiguang, Liu Xinbo. "Le signal ESR de Mn ²⁺  dans les récifs coralliens et ses implications paléoclimatiques." Océan et Limnologie 000.005(1998):547. 

4. Li Jianping, Diao Shaobo, Liu Chunru, He Xingliang. "Application de la datation ESR à la datation aux carbonates marins." Frontières de la géologie marine 31.010 (2015) : 65-70.