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微區(qū)XRF面掃描在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2020-03-18瀏覽:1215

        巖石和礦物的表征是地質(zhì)和地球科學(xué)研究的基礎(chǔ)。研究人員通過(guò)使用X射線熒光(XRF)技術(shù)確定主要、次要痕量元素豐度來(lái)表征和理解巖石地球化學(xué)。由于傳統(tǒng)的巖礦制片花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng),且能對(duì)較小區(qū)域(通常為2 cm×4 cm)進(jìn)行分析研究的局限,很難輕松評(píng)估樣品大范圍的結(jié)構(gòu)和不均勻性,而微區(qū)X射線熒光技術(shù)(Micro-XRF)以無(wú)損、大面積掃描的優(yōu)勢(shì),已然成為分析礦物組成、粒度和嵌布特征的主要技術(shù)之一。

       小編整理了Flude et al.于2017年在《Mineralogical Magazine》中使用德國(guó)布魯克M4 TORNADO(微區(qū)X射線熒光光譜儀)對(duì)礦石樣品進(jìn)行批量表征鑒定的案例,介紹一些微區(qū)XRF面掃描在地質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

地質(zhì)應(yīng)用示例:

       實(shí)驗(yàn)中樣品分別為樣品A經(jīng)粗切割的花崗巖和樣品B經(jīng)簡(jiǎn)單拋光的砂巖(如圖a和圖c),其中樣品A為來(lái)自馬來(lái)西亞武吉布努(Bukit Bunuh)的變質(zhì)花崗巖,花崗巖呈斑狀結(jié)構(gòu),斑晶為1-3 cm的白色長(zhǎng)石,基質(zhì)由石英,長(zhǎng)石和粗粒黑云母(1-3 mm)組成。樣品大小為11cm×4.5cm×0.8cm,測(cè)試條件為:50 kV和200 µA的激發(fā)條件,10 ms的像素采集時(shí)間和70 µm的像素步徑,單次掃描。可以通過(guò)顯示K,Ca,Si和Fe四種元素組合圖來(lái)識(shí)別樣品中不同的礦物相、粒度及其分布。   圖b可清晰區(qū)分出石英(SiO2),長(zhǎng)石((K,Na)AlSi3O8)和斜長(zhǎng)石(NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8),這在傳統(tǒng)的礦物薄片是不太容易的。

       

       樣品B為來(lái)自加納前寒武紀(jì)沃爾特巖層的細(xì)粒砂巖,標(biāo)本可見其層理構(gòu)造,呈黑帶狀,且樣品孔隙率低。測(cè)試條件為:50 kV、600μA的光束條件和60μm的像素步徑。砂巖中次要礦物為晶粒狀富鋯相(假定為鋯石,ZrSiO4–紅色)和富鈦相(假定為金紅石,TiO2–藍(lán)色),并集中在交叉層即視場(chǎng)的中間相中,形成厚達(dá)1毫米的堆積物。而這些交叉疊層礦物在手標(biāo)本視覺(jué)下并不明顯。其中金紅石覆蓋鋯石,這是由于兩種礦物之間的密度差異而導(dǎo)致的沉降速率不同所導(dǎo)致的。在樣品的下部,沉積物較暗,這是因具有較高含量的Fe元素導(dǎo)致的。在下部相中,金紅石含量明顯高于鋯石,而兩種礦物在上部相中的含量大致相等。這些信息對(duì)于重建當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)歷史具有很大幫助。顯然上下相之間的河流系統(tǒng)發(fā)生了某種變化,也許上層相只是反映了系統(tǒng)能量的增加,從而使較致密的礦物得以被搬運(yùn)并沉積下來(lái)?;蛘?,兩個(gè)相是來(lái)自不同沉積源而后發(fā)生的沉積。通過(guò)對(duì)巖砂中的碎屑鋯石的年齡進(jìn)行定年,結(jié)果表明砂巖中含有多個(gè)年齡的鋯石,所以目前學(xué)者們更傾向于后種的說(shuō)法。

微區(qū)X射線熒光光譜儀(Micro-XRF)的優(yōu)勢(shì):

1、樣品制備簡(jiǎn)單,不需要噴金、噴碳。

2、元素掃描范圍C(6)—Am(95)

3、掃描面積大,掃描大面積20cm x 16cm,清晰識(shí)別礦物結(jié)構(gòu),尋找目標(biāo)礦物。

4、掃描速度快,一個(gè)薄片掃描時(shí)間約3分鐘(掃描區(qū)域按照4厘米x2厘米大小,40um步徑,像素時(shí)間10毫秒)

5、可以調(diào)出面掃描圖像上的每個(gè)單點(diǎn)的counts數(shù)據(jù),不遺漏任何區(qū)域的元素含量數(shù)據(jù)。

6、自動(dòng)鑒定識(shí)別手標(biāo)本中各種礦物相,自動(dòng)統(tǒng)計(jì)礦物種類和比例等。

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