x熒光光譜測(cè)試技術(shù)在地質(zhì)學(xué)中應(yīng)用的進(jìn)展

1、 X 熒光儀國(guó)外研究現(xiàn)狀 X 熒光儀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)X熒光儀在地質(zhì)學(xué)上的應(yīng)用現(xiàn)狀 X 熒光儀在地質(zhì)上的應(yīng)用實(shí)例 在國(guó)外 X 熒光光譜法的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下：三個(gè)階段： 第一階段:從X射線的發(fā)現(xiàn)到布拉格(Braag, W.L.)定律的建立(1895-1913年),1912 年勞厄(Laue,M.V-on )等用晶體證實(shí)了X射線具有衍射現(xiàn)象，從而證實(shí)了X射線具有波動(dòng)性質(zhì)。1913年布拉格父子在勞厄等關(guān)于X射線干涉實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，完成了X射線干涉圖象定量解釋的理論研究，建立了著名的布拉格定律，隨即研發(fā)了X射線分光計(jì)，并首先證實(shí)了巴克拉所提出的X射線的原級(jí)輻射和標(biāo)識(shí)輻射。 第二階段：莫塞萊(Mosel

2、ey, H.G.J.)定律的建立和原級(jí) X 熒光分析的發(fā)展(19131940 年左右)。 1923 年赫維西(Hevesy , G)等提出應(yīng)用元素的特征X射線光譜對(duì)元素進(jìn)行定量分析的方法，而后格洛克爾( Glc -ker,R.)等也提出了應(yīng)用元素的特征X射線光譜對(duì)元素進(jìn)行定量分析的方法。在 1924 年，Soller 制成第一臺(tái)采用平行片準(zhǔn)直器的X射線熒光譜儀；在 1928 年，Geiger, H.和 Muller 研制成一種可靠性很好的充氣型探測(cè)器。但由于 X 熒光譜線的絕對(duì)強(qiáng)度很弱，以及探測(cè)技術(shù)的薄弱，使之仍未得到實(shí)際的應(yīng)用。 第三階段: 20 世紀(jì)四十年代末，弗里德曼（F -ried m

3、an, H.）和伯克斯（Birks, L.S.）應(yīng)用 Gei -ger, H.計(jì)數(shù)器檢測(cè)到一套全新的 X 射線熒光光譜分析系統(tǒng)，使 X 射線分析在方法和技術(shù)上又前進(jìn)了一大步。直到 1955 年謝曼提出了元素的熒光強(qiáng)度和元素含量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立了“謝曼方程”，電子技術(shù)、計(jì)數(shù)技術(shù)和高真空技術(shù)的進(jìn)步，XRF 新技術(shù)得到蓬勃發(fā)展。二十世紀(jì)六十年代初，美國(guó)首先研制成功適于野外使用的便攜式 X 射線熒光分析儀，實(shí)現(xiàn)了元素含量的現(xiàn)場(chǎng)、原位測(cè)量。到九十年代，便攜式 X 射線熒光分析儀 一直沿用同位素做激發(fā)源。二十一世紀(jì)初隨著 X 光管和高壓發(fā)生器制造技術(shù)的進(jìn)步，X 光管實(shí)現(xiàn)了低功率、微型化，國(guó)外基于高分辨

4、率半導(dǎo)體探測(cè)器的便攜式 X 熒光儀，幾乎全部采用X光管作激發(fā)源。代表性儀器有美國(guó)伊諾斯(InnovX)公司的XRF6500型便攜式合金分析儀、美國(guó)尼通(NITON)公司的 XLt-797WZ 型手持式塑料與合金分析儀。 我國(guó)野外 X 熒光儀研制始于 20 世紀(jì) 70 年代初期，走過(guò)的道路與國(guó)外大致相似。經(jīng)過(guò)二十余年，我國(guó)輕便型 X 射線熒光儀的進(jìn)展步伐一直緩慢，至 90 年代初，一些科研單位開(kāi)始仿制用正比計(jì)數(shù)管做探測(cè)器的便攜式 X 熒光儀，沿用放射性核素源作為激發(fā)源，應(yīng)用單板機(jī)或單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)的微機(jī)化與數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化，將國(guó)內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng) X 熒光儀分析技術(shù)向前推進(jìn)了一大步。2001年，周蓉生等

5、對(duì)小型化管激發(fā) X 熒光儀開(kāi)展研制和應(yīng)用試驗(yàn)，后來(lái)，馬英杰等人對(duì)小型化 X 光管激發(fā)的 X 射線熒光儀進(jìn)行了改進(jìn)。 我國(guó)礦石資源豐富,地質(zhì)樣品的組成成分往往比較復(fù)雜,運(yùn)用一般的化學(xué)方法進(jìn)行測(cè)定成本很高,操作過(guò)程繁瑣,需要時(shí)間長(zhǎng)。因此,X射線突光光譜法在地質(zhì)礦質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍比較廣泛。 Zafer Ustundag用偏振能量色散X射線突光光譜儀同時(shí)檢測(cè)黃鐵礦中的多種元素,分析的結(jié)果表明該黃鐵礦含有很多的稀土元素(從Na到Th),通過(guò)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)樣品,驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確度和精密度。 袁家義等人采用美國(guó)Thermo公司生產(chǎn)的X射線 熒光光譜儀Mg、A1、Si、P、S、Ca、Fe、Mn等主、次元素進(jìn)行測(cè)定

6、,采用熔融玻璃片法制樣,方法的精密度在0.20%9.1%之間。用該方法檢測(cè)釩鈦磁鐵礦等國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),所得測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相符。 劉江斌等人對(duì)金屬礦樣品中低含量的銅、鉛、鋅、鉬、鶴和硫等元素使用日本產(chǎn)的ZSXPrimusIlX射線熒光光譜儀進(jìn)行快速測(cè)定,釆用粉末制樣法對(duì)樣品進(jìn)行處理,為了減少譜線重疊干擾和基體效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,利用經(jīng)驗(yàn)a系數(shù)和散射線內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行校正。該方法能夠滿足實(shí)驗(yàn)室對(duì)多種金屬礦石批量 檢測(cè)的需要,得到的測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值及多種分析方法所得到的結(jié)果相一致。 國(guó)內(nèi)在地質(zhì)上應(yīng)用 X 熒光儀技術(shù)的發(fā)展歷程： 1963 年，章曄開(kāi)展同位源激發(fā)樣品實(shí)驗(yàn)。1970 年代中期，商品化攜帶

7、式 X 射線熒光儀1980-90年代，在地質(zhì)普查的不同階段,應(yīng)用手提式 X 射線熒光儀可對(duì)水系沉積物化探樣品、天然產(chǎn)狀下的土壤或巖石進(jìn)行多種成礦元素或其伴生元素的穩(wěn)定性、定量測(cè)定,實(shí)時(shí)提供分析結(jié)果,進(jìn)而在野外發(fā)現(xiàn)礦異常、及時(shí)追蹤異常源和現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)異常；從而使X熒光儀技術(shù)得到迅速的發(fā)展與應(yīng)用，其中在金、銀、銅、鉛、鋅、鍶、錫、銻、鋇等十余礦種應(yīng)用廣泛，特別是在找金工作中取得令人矚目的找礦效果。1999 年，由成都理工大學(xué)負(fù)責(zé)立項(xiàng)開(kāi)展第三代手提式 X 射線熒光儀開(kāi)發(fā)研制。2001年，第三代便攜式X熒光儀器商品化批量生產(chǎn)。實(shí)例 （驗(yàn)證 X 熒光儀在地質(zhì)勘查上的有效性） 鴨雞山銅鉬礦床位于敖漢復(fù)式向斜北

8、翼，礦區(qū)內(nèi)露頭較少，僅在礦區(qū)外圍見(jiàn)侏羅系上統(tǒng)金剛山組，第四系松散堆積物廣布。構(gòu)造以斷裂為主，巖漿巖以中酸性侵入巖為主，多呈巖珠狀，脈巖次之。圍巖蝕變以線性蝕變?yōu)橹鳌?在研究區(qū)，由于黃土覆蓋較厚，為了驗(yàn)證X熒光儀測(cè)量在黃土覆蓋較厚的研究區(qū)是否有效，故在黃 土覆蓋較厚地區(qū)先用X熒光儀分析了礦區(qū)與非礦區(qū) 黃土覆蓋區(qū)元素含量的垂向變化。根據(jù)分析結(jié)果可以看出，在礦區(qū)黃土覆蓋層礦化元素含量由地表往下有增高變化趨勢(shì)，非礦區(qū)這種變化特征不明顯。從而可知，在庫(kù)里吐銅鉬礦區(qū)，在礦區(qū)基巖黃土覆蓋層從地表向基巖元素Cu、Zn、As含量有逐漸增高的趨勢(shì)，而在非礦區(qū)黃土覆蓋層元素卻無(wú)此變化，導(dǎo)致此現(xiàn)象的原因可能為毛細(xì)管作

9、用或后期熱液作用使元素隨熱液上升遷移所致。 本次研究采用的是我國(guó)成都理工大學(xué)研制的 IE D-2000P 型便攜式多元素 X 射線熒光儀。在研究區(qū)本次研究采用的是我國(guó)成都理工大學(xué)研制的 IE D-20 00P 型便攜式多元素 X 射線熒光儀。在研究共布置了南北走向的 11 條 X 熒光測(cè)線，工程布置如下圖所示： 樣品采集土壤層位 A 層下部 B 層土，采樣深度為 30-50cm，逐個(gè)記錄采樣點(diǎn)，以便于整理分析數(shù)據(jù)，記錄包括以下內(nèi)容：測(cè)線號(hào)、測(cè)點(diǎn)號(hào)、樣品所處土壤中的位置(或?qū)游?、深度、土壤類型、物質(zhì)組成顏色、粒度。 剔除測(cè)量后特高和特低的含量，選擇合適的含量，通過(guò)相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算，最后得出一定樣品數(shù)的該地區(qū)Cu、Zn最大值、最小值、背景值、襯度、均方差。將所