Kuva 13. Kuvan näytteet ovat NäT-näytekappaleita, joista A-kuva on referenssikappaleesta tarkennuksella 1 mm. B-kuva oli asennettu testikammioon 0 cm tasolle, jonka tarkkuus on 200 µm ja C-kuva oli asennettu 6 cm tasolle, jonka tarkkuus on 1 mm.
Kuvasta 13 voidaan havaita, että B-kuva on kirkkaampi kuin kaksi muuta, josta biotiitti erottuu hyvin K-maasälpään nojalla. Jolloin ilmiselvästi voidaan sanoa, että jotakin on tapahtunut, joka liittyy lian ja muiden heikkojen sidosten lohkeamiseen ja kulumiseen pois kivenpinnasta. Verratessa sitten kuvia A ja C havaitaan, että C-kuvan biotiitti, muskoviitti ja K-maasäläpää ovat paljon tummempia kuin A:ssa. Tämä voidaan selittää, että isomman säteilyn vaikutuksesta kiviainesta on kulunut/irtautunut enemmän pois kiven pinnasta, jolloin mineraalia on kulunut enemmän. Tulosten perusteella on varsin hyvin havaittavissa, miten paljon säteilyn lisääminen ja ero vaikuttaa kiven pinnan kulumiseen. Kun huomioidaan, että eri värit omaavat erilaisen heijastumis- ja absorptiokertoimen, joka on eri suuruinen kaikissa kohdissa mineraalin eri osissa. On myös huomioitava, että mineraalien värien lisäksi mineraalien sidosten väliset sidokset olivat rasituksen vaikutuksen alla koko testin aikana, joka myös voidaan havaita yhtenä isona tekijänä.
7 JOHTOPÄÄTÖKSET
NäT- ja TeT-näytekappaleiden välillä nähtiin ilmiselviä, muutoksia/eroavaisuuksia referenssikappaleisiin, joiden osalta pystyttiin tekemään tulkintoja. Kuvien erot havaittiin näytekappaleiden mineraaleissa, joiden lisääntymistä ja vähenemistä voitiin havainnollistaa kunkin mineraalin omaisella värinsävyllä. Kokeellisen osuuden aikana pyrittiin tutkimaan kemiallista rapautumista ja mekaanisen UV:n vaikutusta, joiden tulokset olivat teoriaosan nojalla samanlaisia rapautumisen kanssa. UV:hen liittyen todettiin, että UV:n ja absorboimisen vaikutukset mineraaleissa ovat havaittavissa kiven eri syvyyskerroksissa, kuten myös niiden mineraalien värisävyissä. Koska musta absorboi näkyvää valoa ja UV:tä enemmän kuin muut, niin UV:n vaikutus biotiittiin oli selkein.
Yleisellä tasolla tarkasteltaessa kaikkien kokeellisen osuuksien näyte vertailuissa oli havaittavissa väri- ja pintarakennemuutoksia näytekappaleissa.
Tarkasteltaessa näytekappaleita, jotka olivat HCl ja CuSO4vaikutuksen alla, voidaan havaita HCl-liuoksen olevan tehokkaampi rapautumisen tekijä. Tämä voidaan johtaa mineraalien välisten sidosten aukeamiseen, alkuaineiden ja yhdisteiden vähenemiseen näytekappaleissa, mikä voidaan myös johtaa kirjallisuudessa konsentraation vaikutukseen (kappaleen 3.3.2) mukaan.
Eri analyysimenetelmien avulla saatiin varsin näkyviä tuloksia, joiden nojalla pystyttiin tulkitsemaan mitä eroja ja muutoksia oli tapahtunut näytteiden välillä. Tehokkain kaikista kokeellisen osuuden menetelmistä oli liuoskokeet ja niistä hapot, joiden nojalla paras analyysimenetelmä oli sitten SEM-EDS, joka antoi monipuolista tietoa alkuaineiden dataan ja kuvallisuuteen näytteiden nojalta.
SEM-EDS analyysin avulla havainnollistettiin eri alkuaineiden määrät riippuen näytekappaleista, joista ne otettiin. Käyttäen valomikroskoopin, SEM-EDS pisteanalyysiä ja sen muita kuvia, kuten myös XRD:tä pystyttiin määrittämään, että todennäköisin alkuaine, jota olisi poistunut oli Ca alku-aine. Ca määrän pienenemiseen oletettavammaksi syyksi oletetaan, että sidokset, joilla Ca on pin-nassa kiinni katkeavat, jolloin ne joko korvautuvat muilla kationeilla tai Ca:ta yksinkertaisesti päätyy liuenneina kationeina käytettyyn happoliuokseen. On kuitenkin huomioitavaa, että täydellistä var-muutta tästä ei ole, sillä koko tutkimuksen aikana oli käytetty referenssikappaleita ja näytekappaleita, jotka olivat kaikki omia erillisiä näytteitä. Sen sijaan näytteiden olisi pitänyt olla kaikki samoista kappaleista, joka olisi väistämättä johtanut moninkertaiseen kuva määrään ja vertailuun. Tämän myötä kuitenkin olisi saatu tarkemmat johtopäätökset ja muut tulokset kaikkien analyysimenetelmien ja kokeellisten osuuksien nojalla. Oletus voidaan kuitenkin tehdä myös vedoten alkuaineiden
jakau-tumiseen näytteissä. Harvinaisempien alkuaineiden paino-% kasvoivat epätasaisessa kappaleessa ver-rattuna kaikkiin kolmeen muuhun näytteeseen, mikä osoittaa teoriaosan katsauksen sen kannalta.
Käytettäessä SEM-EDS laitteistoa tuli myös huomioitava, ettei se kykene arvioimaan H, He ja Li määriä näytteistä, joita aivan varmasti oli ennen ja jälkeen kokeellista osiota. Kuten H:ta, jota muo-dostaa vettä ja happojen kanssa, joka sitten haihtuu.
Työn aikana käytetty XRD menetelmä olisi ollut parempi ja luotettavampi, mikäli siinä olisi tehty samat dokumentoinnit, kuten edellä mainittiin eli samoista näytteistä ennen ja jälkeen otettiin datat.
XRD osalta kuitenkin olisi pitänyt ehkä vielä jauhattaa ennen ja jälkeen pieni näyteotto sen jälkeen, kun kivenpinnalta oli otettu tarvittava tieto. Tämä liittyen säteilyn siroutumiseen kiven pinnalla ja partikkelien välillä. Koska näytteet olivat tasaisia ja niiden pinnoilla oli samoja yhdisteitä. Niin tunnistaessa niitä XRD, johti että piikit (yhdisteet) menivät päällekkäin. Tämä taas johti sitten osittain tulosten epävarmuuteen, josta olisi voitu päästä eroon, mikäli näytteet olivat olleet jauhemaisia.
Jauhemaisen näytteen ansiosta olisi saatu selville paremmin syvällisemmät yhdisteet kivinäytteistä ja niiden koostumukset muutoksineen.
Työn aikana oli myös havaittu, että tulosten perusteella ei myöskään voida päätellä, että miten paljon näytekappaleen ulkopinnan epätasaisuus vaikuttaa tulokseen. Tämän perustella olisi pitänyt tehdä epätasaiselle kappaleelle samat happoliuos kokeet, niin kuin muillekin kokeellisen osuuden aikana.
Alkuaineiden paino-% on myös vaikeata arvioida joidenkin osalta, koska Ag, Cd ja Th kohdalla piikit menivät päällekkäin pisteanalyyseissä, jolloin niiden pitoisuuksissa on huomioitava mahdollinen vir-heellisyys. Tulosten perusteella näytteissä saattaa olla myös uraania. Graniitissa voi olla uraania hy-vin peninä pitoisuuksina. Kirjallisuuden mukaan graniitin uraani pitoisuus on (4,3–10,5) g/t kohden.
Työn aikana myös oli mietitty, että joissakin SEM laitteistossa on ominaisuus nimeltä 3D. Tällä ominaisuudella kyettäisiin saamaan kolmiulotteisia kuvia, mikäli sellainen olisi ollut LUT:n laitteistossa. Jatkoehdotuksena kuitenkin voitaisiin siis käyttää CLAM:nä eli konfokaalista pyyhkäisylasermikroskooppia (Confocal Scanning Laser Microscope), jolla voitaisiin saada 3D kuvia otettua pinnanmuodoista, jolloin voitaisiin muutoksia analysoida paremmin kulumisen osalta eri pinnanmuodoille.
Työn alkupuolella olisi haluttu käyttää FTIR-laitteistoa analyysimenetelmänä myös, koska sen avulla olisi voitu saada selville alkuaineita ja muita yhdisteitä ja kartoittaa kiven mineraalinen koostumus osittain, käyttäen muiden tutkimuksien FTIR spektrejä ja verrata niitä omiin saatuihin.
Loppupäätelminä voidaan myös todeta, että vaikka suoritetut kokeetkin olivat vain 7 päivän mittaisia eli vain pieni osa virallisten tutkimusten pituuksista olivat ne itsessään jo suuntaa antavia ja myös onnistuneita joltain osin, vaikka monia asioita olisi voinut parantaa. Tämän perusteella voidaan sanoa varmasti, että käsittelyistä olisi saatu paremmin tuloksia irti, mikäli muutamia asioita olisi tehty eri tavalla ja olisi tiedetty laitteiden näytekappale kokojen ylärajat.
LÄHTEET
Babisk, M.P., Gomes, V.R., Smapaio, J.A., Gadioli, M.C.B., Vidal, F.W.H. and Vieira, C.M.F. (2019).
Development of Silicate Glasses with Granite Waste. Green Material Engineering, pp. 209-215.
Springer, London. Available: https://link-springer-com.ezproxy.cc.lut.fi/chapter/10.1007/978-3-030-10383-5_24 [16.04.2020].
Beck, K. and Al-Mukhtar, M. (2010). Weathering effects in an urban environment: A case study of tuffeau, a French porous limestone. Geological Society, London, Special Publications, 331(1), pp.
103-111. ResearchGate. Available:
https://www.researchgate.net/publication/249552558_Weathering_effects_in_an_urban_environme nt_A_case_study_of_tuffeau_a_French_porous_limestone [20.04.2020].
Benton, E. (2008). Casio Exilim EX-F1. [online] CNET. Available:
https://www.cnet.com/reviews/casio-exilim-ex-f1-review/ [22.04.2020].
Brea, T.R., Lamas, B.P. and Hermo, B.S. (2008). Ensayos de alteración artificial aplicados a rocas graníticas Artificial weathering of granite. [online] Semantic Scholar. Available at:
https://www.semanticscholar.org/paper/Ensayos-de-alteraci%C3%B3n-artificial-aplicados-a-rocas-Brea-Lamas/4c921f4ab10ccf2a04c1f54d91a404126e90d3f7 [20.04.2020].
Cardarelli, F. (2008). A Concise Desktop Reference, 2nd Edition - 13 Rocks and Meteorites.
Materials Handbook, pp. 885-925. Springer, London. Available: https://link-springer-com.ezproxy.cc.lut.fi/chapter/10.1007/978-1-84628-669-8_13 [16.04.2020].
Chacon, M.A. (1999). Architectural Stone: Fabrication, Installation, and Selection, pp. 110–125.
[online] Google Books. John Wiley & Sons, Inc. Available:
https://books.google.fi/books?id=2K8rqyKwUP8C&pg=PA125&lpg=PA125&dq=corrosion+of+th e+stone&source=bl&ots=h1Wa8063rA&sig=ACfU3U3my91tBsV9cyVQYrjzDQEDrLltGg&hl=fi
&sa=X&ved=2ahUKEwjwgI3lm9TnAhXT5KYKHdrlA1Y4ChDoATAHegQICxAB#v=onepage&
q=corrosion&f=false [20.04.2020].
DPReview. (2008). Casio EXILIM Pro EX-F1: 60fpls. [online] Available:
https://www.dpreview.com/articles/6924593847/casiof1 [22.04.2020].
Elliott, B A. (2001). Crystallization conditions of the Wiborg rapakivi batholith, SE Finland: an evaluation of amphibole and biotite mineral chemistry. Mineralogy and Petrology, 72(4), pp.
305-324. Available: https://search-proquest-com.ezproxy.cc.lut.fi/docview/221216768/fulltextPDF/6B8C403B95FC4C22PQ/23?accountid=272 92 [16.04.2020].
Finskastone. (2020). Suomen Kiviteollisuusliitto Oy – Finska Stenindustri Ab. [online]. Available:
https://finskastone.fi/en-Home.htm [16.04.2020].
Groysman, A. (2009). Chapter 3. Corrosion in Natural and Industrial Environments. Corrosion for Everybody, pp. 109-150. Springer, Dordrecht. Available:
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-90-481-3477-9_3 [20.04.2020].
Härmä, P. and Selonen, O. (2018). Natural stone production in the Wiborg rapakivi granite batholith in southeastern Finland. The Finnish Natural Stone Association, Helsinki. Available:
http://www.suomalainenkivi.fi/vanha/wp-content/uploads/2018/05/geotechnical_report_10_web.pdf [16.04.2020].
Kangas, L. (2016). Hyperspektrisen superjatkumo-lidarin käyttö kiviaineksen tutkimisessa. Aalto
University, Espoo. Available:
https://aaltodoc.aalto.fi/bitstream/handle/123456789/19968/master_Kangas_Lasse_1970.pdf?seque nce=1&isAllowed=y [20.04.2020].
Karell, F., Ehlers, C. and Airo, M-L. (2013). Emplacement and magnetic fabrics of rapakivi granite intrusions within Wiborg and Åland rapakivi granite batholiths in Finland. ResearchGate. Available:
https://www.researchgate.net/publication/259508098_Emplacement_and_magnetic_fabrics_of_rapa kivi_granite_intrusions_within_Wiborg_and_Aland_rapakivi_granite_batholiths_in_Finland [16.04.2020].
Kolisoka, P., Levomäki, M., Mäkelä, E. and Niskanen, P. (1999). RADAN TUKIKERROKSEN JA ALUS- RAKENTEEN KIRJALLISUUSTUTKIMUS, 250 kN:n ja 300 kN:n AKSELIPAINOT.
Ratahallintokeskus, Helsinki. Available: https://core.ac.uk/download/pdf/132486402.pdf [20.04.2020].
Kyrö, M. (2011). FTIR-SPEKTROSKOPIA KASVIUUTTEIDEN ANALYSOINNISSA. Farmasian tiedekunta, Farmaseuttisen biologian osasto, University of Helsinki. Available:
https://core.ac.uk/download/pdf/14920743.pdf [22.04.2020].
Lollino, G., Manconi, A., Guzzetti, F., Culshaw, M., Bobrowsky, P. and Luino, F. (2014).
Engineering Geology for Society and Territory - Volume 5: Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation, pp. 259–262. [online] Google Books. Springer. Available:
https://books.google.fi/books?hl=fi&lr=&id=BFpbBAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR5&dq=Engineerin
g+Geology+for+Society+and+Territory+-+Volume+5:+Urban+Geology,+Sustainable+Planning+and+Landscape+Exploitation&ots=hKbmk6 XrAC&sig=lFB_XgpMa7EQTt6bQydMhqe75PE&redir_esc=y#v=onepage&q=carmen%20red&f=
false [16.04.2020].
López-Arce, P., Varas-Muriel, M.J., Fernández-Revuelta, B., Álvarez de Buergo, M., Fort, R. and Pérez-Soba, C. (2010). Artificial weathering of Spanish granites subjected to salt crystallization tests:
Surface roughness quantification. CATENA, [online] 83(2), pp.170–185. Available at:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0341816210001293?via%3Dihub [20.04.2020].
McCormick, J. (1989). Acid Earth: The Global Threat of Acid Pollution - Corrosion: cultural heritage under attack. [online] Google Books. Routledge. EARTHSCAN PUBLICATIONS LTD
London. Available:
https://books.google.fi/books?id=_bP9AQAAQBAJ&pg=PT48&lpg=PT48&dq=corrosion+of+the+
stone&source=bl&ots=G2hwtMxvXp&sig=ACfU3U2TE7wzqJDwSEQ5mDKVyIQzcqIbKQ&hl=f i&sa=X&ved=2ahUKEwjwgI3lm9TnAhXT5KYKHdrlA1Y4ChDoATAJegQICBAB#v=onepage&
q=corrosion%20of%20the%20stone&f=false [20.04.2020].
Nurmikolu, A. (2004). Murskatun kalliokiviaineksen hienoneminen ja routivuus radan rakennekerroksissa. Ratahallintokeskus, Helsinki. Available:
https://julkaisut.vayla.fi/pdf4/rhk_2004-a4_murskatun_kalliokiviaineksen_web.pdf [20.04.2020].
Panova, E., Vlasov, D. and Luodes, H. (2014). Evaluation of the durability of granite in architectural monuments GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND - Report of Investigation 214. Juvenes Print – Tampereen yliopistopaino Oy. Available: http://tupa.gtk.fi/julkaisu/tutkimusraportti/tr_214.pdf [20.04.2020].
Rämö, T., Haapala, I. and Laitakari, I. (1997). RAPAKIVIGRANIITIT— peruskallio repeää ja sen juuret sulavat. RAPAKIVIGRANIITIT, 9, pp. 258-283. The Geological Society of Finland. Jyväskylä, Available: https://www.geologinenseura.fi/sites/geologinenseura.fi/files/ch9.pdf [16.04.2020].
SHOICHI KOBAYASHI and TAKABUMI SAKAMOTO (2011). ARTIFICIAL WEATHERING OF GRANITE UNDER EARTH SURFACE CONDITIONS THE INFLUENCE OF ACID RAINON ROCKS AND MINERALS (PART 3). Clay Science, [online] 11(4), pp.349–367. Available at:
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcssjclayscience1960/11/4/11_4_349/_article/-char/ja/
[20.04.2020].
Schiavon, N. (2006). Kaolinisation of granite in an urban environment. Environmental Geology, 52(2),
pp. 399-407. ResearchGate. Available:
https://www.researchgate.net/publication/227320174_Kaolinisation_of_granite_in_an_urban_envir onment [20.04.2020].
Schiavon, N., Chiavari, G., Schiavon, G. and Fabbri, D. (1995). Nature and decay effects of urban soiling on granitic building stones. Science of The Total Environment. Elsevier B.V. 167(1), pp. 87-101. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/004896979504572I [20.04.2020].
Selonen, O. (2010). Tekninen tiedote nro 2: Suomalaiset luonnonkivimateriaalit.
Kiviteollisuusliitto ry Helsinki. Available: http://www.suomalainenkivi.fi/vanha/wp-content/uploads/2014/08/materiaaliopas2010_www.pdf [16.04.2020].
SEM-EDS. (2020). Elektronimikroskopia (SEM-EDS/WDS). [online] TOP ANALYTICA. Available:
https://www.topanalytica.com/Elektronimikroskopia-(SEM-EDS/WDS/EBSD)#EDS [22.04.2020].
Siegesmund, S., Weiss, T. and Vollbrecht, A. (2002). Natural stone, weathering phenomena, conservation strategies and case studies: introduction. Geoligical Society, London, Special Publications, 205(1), pp. 1-7. Available: https://sp.lyellcollection.org/content/205/1/1.short [20.04.2020].
Sillanpää, S (2014). Rapakivigraniittien globaali esiintyminen, syntyteoriat ja taloudellinen merkitys.
LuK-tutkielma. Maantieteen ja geologian laitos, Geologian osasto, University of Turku. Available:
https://www.academia.edu/19848789/Rapakivigraniittien_globaali_esiintyminen_syntyteoriat_ja_ta loudellinen_merkitys [16.04.2020].
Simonen, A. (1987). Kaakkois-Suomen rapakivimassiivinkartta-alueiden kallioperä. Geological Survey of Finland. Available: https://docplayer.fi/10425189-Kaakkois-suomen-rapakivimassiivin-kartta-alueiden-kalliopera.html [16.04.2020].
Suikkanen, E., Rämö, O.T., Ahtola, T. and Lintinen, P. (2019). Clinopyroxene episyenites in a Proterozoic rapakivi granite, SE Finland—recrystallization textures, mass transfer and implications for the petrology of A-type granite complexes Mineralogy and Petrology, 133(6), pp. 727-743.
Available: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00710-019-00684-w [16.04.2020].
Teppo, S. (2017). RUOSTUMATTOMAN TERÄKSEN KUONANMETALLIPITOISUUDENMÄÄRITYS XRD-ANALYYSILLÄ. Kone- ja tuotantotekniikka,
Lapland University of Applied Sciences. Available:
https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/124662/TSuOpinnaytetyoLopullinen.pdf?sequence=
1&isAllowed=y [22.04.2020].
Tervala, T-M. (2016). SEDIMENTAATIO JA EROOSIOKOKEMÄENJOEN PORIN OSUUDELLA.
University of Oulu. Available: http://jultika.oulu.fi/files/nbnfioulu-201606032178.pdf [20.04.2020].
Valaistus. (2020). Just Normlicht Image Pro 5000 Work Station with Dimmer – Large - Silver.
[online] Available: https://www.bhphotovideo.com/c/product/306723-REG/Just_8409_Image_Pro_5000_Work.html [22.04.2020].
Virkkala, A-M. (2016). PINTAMAAN GEOKEMIAA SELITTÄVÄT TEKIJÄT MUUTTUVASSA TUNDRAYMPÄRISTÖSSÄ. Maantieteen laitos, University of Helsinki. Available:
https://helda.helsinki.fi/bitstream/handle/10138/160821/virkkala_annamaria_gradu.pdf?sequence=3
&isAllowed=y [20.04.2020].
Värikortti. (2020). Amazon.com : X-Rite ColorChecker Classin Mini (MSCCMN-RET) : Camera &
Photo. [online] Available: https://www.amazon.com/X-Rite-ColorChecker-Classic-Mini-MSCCMN-RET/dp/B07TXR2146 [22.04.2020].
Whalen,J.B., Currie, K.L. and Chappell, B.W. (1987). A-type granites: geochemical characteristics discrimination and petrogenesis. Contributions to Mineralogy and Petrology. 95(4), pp. 407-419.
Available: https://researchers.mq.edu.au/en/publications/a-type-granites-geochemical-characteristics-discrimination-and-pe [16.04.2020].
LIITTEET
Liite I SEM-EDS alkuaine taulukko paino-% kanssa 1/2
Liite II SEM-EDS alkuaine taulukko paino-% kanssa 2/2
SEM-EDS alkuaine taulukko paino-% kanssa 1/2 Liite I (Testi- 1–7 ovat eri pisteanalyysejä kivistä, jotka SEM-EDS suoritti 20kV:lla)
SEM-EDS alkuaine taulukko paino-% kanssa 2/2 Liite II (Testi- 9–16 ovat eri pisteanalyysejä kivistä, jotka SEM-EDS suoritti 20kV:lla)
Alkuaine