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微區XRF面掃描在地質領域的應用

發布時間:2020-03-18瀏覽:142

       巖石和礦物的表征是地質和地球科學研究的基礎。研究人員通過使用X射線熒光(XRF)技術確定主要、次要痕量元素豐度來表征和理解巖石地球地球化學。由于傳統的巖礦制片花費時間長,且僅能對較小區域(通常為2 cm×4 cm)進行分析研究的局限,很難輕松評估樣品大范圍的結構和不均勻性,而微區X射線熒光技術(Micro-XRF)以無損、快速、大面積掃描的優勢,已然成為分析礦物組成、粒度和嵌布特征的主要技術之一。

       小編整理了Flude et al.于2017年在《Mineralogical Magazine》中使用德國布魯克M4 TORNADO(微區X射線熒光光譜儀)對礦石樣品進行批量表征鑒定的案例,介紹一些微區XRF面掃描在地質領域中的應用。

地質應用示例:

       實驗中樣品分別為樣品A經粗切割的花崗巖和樣品B經簡單拋光的砂巖(如圖a和圖c),其中樣品A為來自馬來西亞武吉布努(Bukit Bunuh)的變質花崗巖,花崗巖呈斑狀結構,斑晶為1-3 cm的白色長石,基質由石英,長石和粗粒黑云母(1-3 mm)組成。樣品大小為11cm×4.5cm×0.8cm,測試條件為:50 kV和200 µA的激發條件,10 ms的像素采集時間和70 µm的像素步徑,單次掃描。可以通過顯示K,Ca,Si和Fe四種元素組合圖來識別樣品中不同的礦物相、粒度及其分布。   圖b可清晰區分出石英(SiO2),長石((K,Na)AlSi3O8)和斜長石(NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8),這在傳統的礦物薄片是不太容易的。

       

       樣品B為來自加納前寒武紀沃爾特巖層的細粒砂巖,手標本可見其層理構造,呈黑帶狀,且樣品孔隙率低。測試條件為:50 kV、600μA的光束條件和60μm的像素步徑,樣品由50%的石英和約20%的富鉀長石組成。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–藍色),約占巖石的2–5%,并集中在交叉層即視場的中間相中,形成厚達1毫米的堆積物。而這些交叉疊層礦物在手標本視覺下并不明顯。其中金紅石覆蓋鋯石之上,這是由于兩種礦物之間的密度差異而導致的沉降速率不同所導致的。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。這些信息對于重建當地地質歷史具有很大幫助。顯然上下相之間的河流系統發生了某種變化,也許上層相只是反映了系統能量的增加,從而使較致密的礦物得以被搬運并沉積下來。或者,兩個相是來自不同沉積源而后發生的沉積事件。通過對巖砂中的碎屑鋯石的年齡進行定年,結果表明砂巖中含有多個年齡的鋯石,所以目前學者們更傾向于后種的說法。

微區X射線熒光光譜儀(Micro-XRF)的優勢:

1、樣品制備簡單,不需要噴金、噴碳。

2、元素掃描范圍C(6)—Am(95)

3、掃描面積大,一次掃描大面積20cm x 16cm,清晰識別礦物結構,快速尋找目標礦物。

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

5、可以調出面掃描圖像上的每個單點的counts數據,不遺漏任何區域的元素含量數據。

6、自動鑒定識別手標本中各種礦物相,自動統計礦物種類和比例等。

 

 

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