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微区XRF面扫描在地质领域的应用

发布时间:2020-03-18浏览:73

       岩石和矿物的表征是地质和地球科学研究的基础。研究人员通过使用X射线荧光(XRF)技术确定主要、次要痕量元素丰度来表征和理解岩石地球地球化学。由于传统的岩矿制片花费时间长,且仅能对较小区域(通常为2 cm×4 cm)进行分析研究的局限,很难轻松评估样品大范围的结构和不均匀性,而微区X射线荧光技术(Micro-XRF)以无损、快速、大面积扫描的优势,已然成为分析矿物组成、粒度和嵌布特征的主要技术之一。

       小编整理了Flude et al.于2017年在《Mineralogical Magazine》中使用德国布鲁克M4 TORNADO(微区X射线荧光光谱仪)对矿石样品进行批量表征鉴定的案例,介绍一些微区XRF面扫描在地质领域中的应用。

地质应用示例:

       实验中样品分别为样品A经粗切割的花岗岩和样品B经简单抛光的砂岩(如图a和图c),其中样品A为来自马来西亚武吉布努(Bukit Bunuh)的变质花岗岩,花岗岩呈斑状结构,斑晶为1-3 cm的白色长石,基质由石英,长石和粗粒黑云母(1-3 mm)组成。样品大小为11cm×4.5cm×0.8cm,测试条件为:50 kV和200 µA的激发条件,10 ms的像素采集时间和70 µm的像素步径,单次扫描。可以通过显示K,Ca,Si和Fe四种元素组合图来识别样品中不同的矿物相、粒度及其分布。   图b可清晰区分出石英(SiO2),长石((K,Na)AlSi3O8)和斜长石(NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8),这在传统的矿物薄片是不太容易的。

       

       样品B为来自加纳前寒武纪沃尔特岩层的细粒砂岩,手标本可见其层理构造,呈黑带状,且样品孔隙率低。测试条件为:50 kV、600μA的光束条件和60μm的像素步径,样品由50%的石英和约20%的富钾长石组成。砂岩中次要矿物为晶粒状富锆相(假定为锆石,ZrSiO4–红色)和富钛相(假定为金红石,TiO2–蓝色),约占岩石的2–5%,并集中在交叉层即视场的中间相中,形成厚达1毫米的堆积物。而这些交叉叠层矿物在手标本视觉下并不明显。其中金红石覆盖锆石之上,这是由于两种矿物之间的密度差异而导致的沉降速率不同所导致的。在样品的下部,沉积物较暗,这是因具有较高含量的Fe元素导致的。在下部相中,金红石含量明显高于锆石,而两种矿物在上部相中的含量大致相等。这些信息对于重建当地地质历史具有很大帮助。显然上下相之间的河流系统发生了某种变化,也许上层相只是反映了系统能量的增加,从而使较致密的矿物得以被搬运并沉积下来。或者,两个相是来自不同沉积源而后发生的沉积事件。通过对岩砂中的碎屑锆石的年龄进行定年,结果表明砂岩中含有多个年龄的锆石,所以目前学者们更倾向于后种的说法。

微区X射线荧光光谱仪(Micro-XRF)的优势:

1、样品制备简单,不需要喷金、喷碳。

2、元素扫描范围C(6)—Am(95)

3、扫描面积大,一次扫描大面积20cm x 16cm,清晰识别矿物结构,快速寻找目标矿物。

4、扫描速度快,一个薄片扫描时间约3分钟(扫描区域按照4厘米x2厘米大小,40um步径,像素时间10毫秒)

5、可以调出面扫描图像上的每个单点的counts数据,不遗漏任何区域的元素含量数据。

6、自动鉴定识别手标本中各种矿物相,自动统计矿物种类和比例等。

 

 

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