Published January 1986 | Version v1
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Electron paramagnetic resonance of the E'1 center in quartz. Basic aspect and interest for uranium prospection and geology

Description

Natural irradiation due to the presence of radioactve elements in the rocks leads to the formation of defects in the crystal lattice of minerals exposed to this irradiation. These irradiation-induced defects can subsist for a variable time period after the radioactive source has disappeared. They then act as a memory recording the irradiation of the mineral in its environment. The study of these defects allows one to extract this information and, at the same time, provides information about the radiation history of the rock or deposit. We have chosen to study quartz, a mineral found to be associated with the majority of uranium deposits and for which the behaviour under irradiation has been studied by physicists. The method of analysis used - Electron Paramagnetic Resonance (EPR) - is an extremely sensitive spectroscopic technique which provides unambiguous determination of the nature of an impurity or a paramagnetic defect in a solid. This technique, routinely used for the characterisation of defects, is relatively simple and rapid to apply when the observation conditions for the defect considered have been determined. By numerous analyses of samples of many origins we have been able to demonstrate the existence of a radiation-induced centre which is well adapted to recording of natural radioactivity and the passage of uranium mineralization events. This centre, called the E'1 centre, is an intrinsic defect made up of an oxygen vacancy with a trapped electron. An experimental study of this defect has enabled us to determine its principal characteristics. Two uranium deposits have been studied in particular detail by this method: the Cluff D deposit (Saskatchewan, Canada) and the deposit at Bernardan in la Marche region, France

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Abstract (French)

L'irradiation naturelle liee a la presence d'elements radioactifs dans la roche entraine la formation de defauts dans les reseaux cristallins des mineraux exposes a ces rayonnements. Ces defauts crees par irradiation peuvent subsister plus ou moins longtemps dans le cristal une fois que la source radioactive a disparu. Ils se comportent alors comme des memoires ayant enregistre toute irradiation passee du mineral dans la roche. Leur etude permet de ressaisir cette information et peut, par-la meme, aider a mieux connaitre l'histoire radioactive de cette roche ou du gisement. Nous avons choisi de travailler sur le quartz qui est un mineralque l'on retrouve associe a la grande majorite des gisements d'uranium et qui presente egalement l'interet d'avoir deja ete tres etudie par les physiciens pour son comportement sous irradiation. La methode analytique utilisee: la Resonance Paramagnetique Electronique (ou R.P.E.) est une methode spectroscopique extremement sensible et selective qui permet de determiner sans ambiguite la nature d'une impurete ou d'un defaut paramagnetique dans un solide. Cette technique, couramment utilisee pour des etudes de caracterisation de defauts, est d'un emploi relativement simple et rapide lorsque les conditions d'observation du defaut considere sont bien determinees. De nombreuses analyses d'echantillons de toutes origines nous ont permis de mettre en evidence dans le quartz un centre cree par irradiation apte a rendre compte de la radioactivite naturelle et du passage de la mineralisation uranifere dans la roche. Ce centre, appele centre E'1, est un defaut intrinseque forme d'une lacune d'oxygene ayant piege un electron. Une etude experimentale nous a permis de determiner ses principales caracteristiques. Deux gisements d'uranium ont plus particulierement ete etudies par cette methode: le gisement de Cluff D (Saskatchewan, Canada) et le gisement du Bernardan dans la Marche (France)

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Original title (French)
La resonance paramagnetique electronique du centre E'

Publishing Information

Imprint Pagination
351 p.
Report number
FRCEA-TH--154