大型仪器运用在当代岩石矿物分析中

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摘要：伴随社会科技的发展进步，传统技术手段在当代岩石矿物分析中的主导地位受到了极大冲击，大型仪器在当代岩石矿物中发挥着越来越重要的作用。文章通过阐述岩石矿物分析（岩石矿物分析含义、特征），对大型仪器在当代岩石矿物分析中的应用展开探讨，旨在为如何促进当代岩石矿物分析有序开展研究适用提供一些思路。

关键词：岩石矿物；大型仪器；分析；应用

0引言

传统技术手段在当代岩石矿物分析中的主导地位受到了极大冲击，大型仪器凭借其高技术、高投入及高收益特征，为其取代传统技术手段提供了切实科学依据，大型仪器所具备的这些特征与当代岩石矿物分析发展需求不谋而合，而传统理论方法，分析效率不足，并且其高污染、高消耗与当今社会提倡生态环保的理念相违背，显然传统技术手段已难以满足当代岩石矿物分析需求[1]。大型仪器所具备的低污染、低能耗特征完全符合生态环保发展需求，有助于社会可持续发展。

1岩石矿物分析概述

岩石矿物有着各式各样的种类，且各种岩石矿物中所含成分不尽相同，基本可涉及到天然存在的一系列元素，同时其含量跨度可达到十几个数量级，由此决定了岩石矿物分析属于化学分析领域中极为复杂、极具活力的一大分支。为了开展好岩石矿物中常量、痕量的无机组分以及有机物质的检测工作，岩石矿物分析一方面要应用到化学分析领域中各式各样的分析技术，一方面要应用到绝大多数物质的分离富集技术，从而确保分析检测准确度、精密度。岩石矿物分析可归结为下述几项特征：1）样品来源广泛，组合成分多样复杂；2）试样量不尽相同，自微量到常量；3）分析手段众多，涉及各式各样分析技术；4）相互间存在极大干扰，需要得到一系列分离富集技术的支持[2]。当代岩石矿物分析基于标准化、计量化质量保证体系，将现代仪器分析作为主要分析手段，再辅以化学试样制备、分离富集手段，准确、有序的为各个领域岩石矿物分析提供了十分可靠的数据保障。

2大型仪器在当代岩石矿物分析中的应用

2.1红外光谱仪在当代岩石矿物分析中的应用伴随红外光谱技术的迅速发展，红外光谱定量分析越来越为研究人员所关注。近些年，红外光谱法在油气包裹体的丰度、成分、温度等方面得到广泛推广，进一步为油气藏评定、盆地构造史、盆地古地温等提供了有力依据。同时，红外光谱技术与一系列分析方法的相融日益在地质分析诸多领域得到广泛推广。就好比，于各种热模拟温度下，应用红外光谱法对塔里木盆地库车坳陷阳霞侏罗纪煤中干酪根开展检测，结果得出此区域属于III型干酪根，进一步为烃源岩演化提供了有力依据[3]。除此之外，红外光谱在野外地质调查工作中可应用于区分含羟基之硅酸盐矿物、分层状硅酸盐中单矿物、碳酸盐矿物以及硫酸盐矿物等，结合于红外光谱中C=O伸缩振动的吸收轻度，实现对醛类、酮类、酸类等有机化合物官能团的有效评估。应用德国Bruker公司研发的Vertex70型傅里叶变换红外光谱仪，对我国贵州仁怀地区震旦系灯影组碳酸盐岩开展检测。可结合白云石、方解石不同的吸收峰对它们展开有效区分，白云石、方解石都属于三方晶系，结合选择定则白云石与方解石振动模式包括有对称伸缩振动（v1）、面外弯曲振动（v2）、非对称振动（v3）以及面内弯曲振动（v4）。结合白云石红外光谱示意图可得出，于1000~1100cm-1范围存在5~6个吸收带，分别为v1（1060cm-1±）、v2（880cm-1±）、v3（1400cm-1±）、v4（725cm-1±）。其中，v1吸收强度相对中~弱，于1000~1100cm-1表现为一肩宽峰；v3则为一宽峰吸收最强，并且还是白云石特征吸收峰；于2514cm-1±形成一弱吸收峰，吸收强度相较于v3差两个数量级，为伸缩振动、反对称伸缩振动的和频峰；1800cm-1±形成的弱吸收峰为面内弯曲振动、对称伸缩振动的和频峰。结合方解石红外光谱示意图可得出，于1500~500cm-1存在4~5个吸收带，分别为v1（红外吸收峰十分弱）、v2（875cm-1±）、v3（1429cm-1±）、v4（710cm-1±）。其中，v3吸收峰最强，并且峰宽相对大；于2975cm-1、2870cm-1、2504cm-1、1791cmcm-1还形成中~弱的吸收峰，2975cm-1、2870cm-1吸收峰为方解石中CO32-反对称伸缩振动吸收峰的一级倍频峰；2504cm-1吸收峰为CO32-面内弯曲振动、对称伸缩振动和频峰。方解石中一般含有镁离子、铁离子、二价锰离子等元素，因为各种元素相互间园子半径存在一定区别，使得晶格振动频率受到一定影响，进一步造成v4于红外光谱图中形成转变，因此在方解石红外光谱中，可结合v4转变对方解石族矿物的矿物中开展分析。

2.2X射线衍射仪在当代岩石矿物分析中的应用岩石定名、矿石选冶以及矿床评价等离不开岩石矿物定量分析的有力支持，因而岩石矿物定量分析是岩石矿物鉴定中的一项主要内容。碳酸盐矿物定量分析，于光学显微镜下通常应用染色法，然而采取染色法评估白云石、方解石含量有着一定主观性、随机性，所以无法可观准确地得到碳酸盐矿物的含量。而通过应用X射线衍射法快速、准确地对它们开展定量分析。就好比，应用X射线衍射，可较为迅速地对碳酸盐岩石中白云石、方解石的含量开展分析，并且检测结果与化学分析结果基本一致。此外，元素类质同象作为元素赋存状态的形式之一，可为矿床综合评价提供可靠依据，并且类质同象表现的元素属性可为地球化学研究提供可靠依据。应用X射线衍射对某地区微晶白云母矿物类质同象特征开展分析，结果得出矿床中拥有白云母-多硅白云母矿物组合，为地质考察工作提供了重要依据。对白云石有序度开展研究，应用X射线衍射仪对白云石（015）、（110）晶面开展检测，结合它们相互间反射强度比值δ=I（015）/I（110）有效得出白云石有序度，倘若Ca两条衍射线强度一致时，白云石有序度为1，倘若Ca元素升高升高，白云石I（015）衍射强度则会降低，进而使得白云石有序度不足1[4]。值得一提的是，白云石有序度可为矿物成因、沉积环境、成岩演化史等研究提供有力依据。应用荷兰PANalyticalB.V.研发的X射线衍射仪，选取拟合法对重庆南川志留系小河坝组长石砂岩检测结果与全球普遍认可的IUDD粉末衍射数据开展拟合，得出岩石中含有石英、钾长石以及黏土矿物，且含量分别为65%、25%以及10%。该种手段一方面具备操作便捷、分析迅速的优点，一方面用以比较的数据库汇集有超过数万条的矿物及矿物关联条目，大体上收录了自然领域所有的矿物，为检测结果准确性、权威性提供了切实保障。

2.3激光拉曼光谱仪在当代岩石矿物分析中的应用拉曼光谱作为一项分子光谱微区分析技术，其可快速、准确、无损地对样品开展检测，并且检测所需样品用量少、频率范围狂、无需进行实现处理。现阶段，激光拉曼光谱仪被广泛应用于包裹体成分、温度的检测，可快速准确地对气相、液相、固体包裹体等尤其是单个包裹体成分开展无损分析，属于现阶段极为先进的一项包裹体成分分析方法。伴随仪器设备的发展，激光拉曼光谱仪与各种仪器组合对岩石矿物开展分析，逐步转变成激光拉曼光谱发展的一大趋势。就好比，将激光拉曼光谱与近红外光谱组合可作用于缩减荧光背景，进一步生成呈现物质结构的精细谱带，并结合分子散射强度与样品浓度所呈正相关关系，达成对岩石矿物含量的定量分析。需要注意的是，应结合样品实际情况选择相应的浓度，倘若样品浓度太低将难以准确得出待分析区的化学成分、晶体结构等数据。应用英国Renishawinvia研发的激光拉曼光谱仪对贵州震旦系灯影组碳酸盐岩中气液包裹体成分、均一温度开展检测，结合拉曼光谱图中峰位得出CO2、CH4，再结合拉曼谱图中CH4位移得出均一温度194℃，进一步获取到成矿流体物理化学条件、成矿温度等数据[5]。

3结语

大型仪器所具备的一系列特征优势，对推动社会可持续发展有着十分重要意义。鉴于此，相关人员务必要不断钻研研究、总结经验，清楚认识岩石矿物分析内涵，全面分析现阶段岩石矿物分析中面临的主要问题，结合岩石矿物实际情况，强化大型仪器在当代岩石矿物分析中的科学合理应用，积极促进当代岩石矿物分析有序开展。

参考文献：

[1]王斌，聂尧愿，彭港发．试论岩石矿物分析工作的经验与体会[J]．科技创新与应用，2013，12（27）：84．

[2]刘永刚．试析微波能分解法在岩石矿物分析中的运用[J]．地球，2014（5）：162－163．

[3]邵蓓，王祝，卢小海，等．仪器分析在现代岩矿分析技术中的应用[J]．西藏科技，2015（2）：21-23．

[4]邹伟力．仪器分析在现代岩矿分析技术中的应用[J].工业b，2016，12（1）：145．

[5]杜谷，王坤阳，冉敬，等．红外光谱/扫描电镜等现代大型仪器岩石矿物鉴定技术及其应用[J].岩矿测试，2014，33（5）：625-633.

作者：尹智春 单位;山东省第三地质矿产勘查院