Resolução multivariada de curvas em espectroscopia Raman para caracterização de minerais em experimentos petrológicos

Abstract

Esse trabalho descreve uma análise de espectros Raman usando ferramentas quimiométricas como análise por componentes principais e resolução multivariada de curvas em experimentos petrológicos. Diversos fenômenos comprovam a heterogeneidade do manto superior e foi escolhida uma abordagem experimental com o intuito de aprofundar a compreensão desses fenômenos. Análises de microRaman apresentam grande vantagem nesse tipo de investigação, pois geram análises pontuais, onde o aparelho Raman é acoplado a um microscópio, possibilitando a caracterização química e estrutural de fases minerais em áreas muito pequenas, além de ser uma técnica rápida, não destrutiva e que exige pouco preparo da amostra. Porém, os dados gerados na espectroscopia Raman, podem ser complexos e numerosos, sendo necessário instrumentos para sua interpretação. A utilização do método análise por componentes principais permitiu estimar a quantidade de minerais presente na amostra e agrupou espectros semelhantes, mas apenas com o método de resolução multivariado de curvas foi possível separar os espectros dos minerais puros e mensurar a concentração relativa dos minerais em cada análise. A resolução multivariada de curvas evidenciou as diferenças entre as fases: piropo, diopsídio, olivina e flogopita, permitindo analisar a heterogeneidade do sistema de modo satisfatório.

This work describes an analysis of Raman spectra using chemometrics tools such as principal component analysis and multivariate curve resolution in petrological experiments. Several phenomena prove the heterogeneity of the Earth’s mantle and an experimental approach was chosen to deepen the understanding of these phenomena. Micro-Raman analysis has great advantages in this type of study as it generates specific analyses where the Raman device is coupled to a microscope. This enables the chemical and structural characterization of mineral phases in very small areas and is also a fast, non-destructive technique that requires little sample preparation. However, the data generated by Raman spectroscopy can be complex and numerous, requiring instrumentation to interpret it. With the principal component analysis method, the amount of minerals present in the sample could be estimated and similar spectra were grouped together, but only with the multivariate curve resolution was it possible to separate the spectra of pure minerals and measure the relative concentration of minerals in each analysis. The multivariate curve resolution highlighted the differences between the pyrope, diopside, olivine and phlogopite phases. This allowed the heterogeneity of the system to be analysed satisfactorily.