將X粉晶衍射法、電子探針分析與巖礦鑒定法應用于礦物分析

何 麗，徐 翠，修 迪，王明明，田 穎

（河北省區域地質礦產調查研究所，河北 廊坊 065000）

將X粉晶衍射法、電子探針分析與巖礦鑒定法應用于礦物分析

何 麗，徐 翠，修 迪，王明明，田 穎

（河北省區域地質礦產調查研究所，河北 廊坊 065000）

巖礦鑒定在地質調查及研究中具有不可代替的重要作用，隨著社會的發展，大型儀器例如X射線粉晶衍射儀、電子探針也廣泛運用于巖石礦物的測試和分析，本文將通過分析巖礦鑒定法、X射線粉晶衍射法、電子探針分析3種礦物鑒定方法的優劣勢，為地質工作者如何根據自己的研究需要合理正確運用這3種鑒定方法提供參考，最終采取更為經濟、有效的測試手段從而獲得更加精準的測試結果。

巖礦鑒定；巖石礦物；X射線粉晶衍射；電子探針

巖石是天然產出的，具有一定結構、構造的礦物集合體（少數巖石可能為玻璃或膠體、生物遺骸組成）。礦物由各種元素組成，是自然產出的且內部質點（原子、離子）排列有序的均勻固體，其化學成分均可用化學式表達。由于化學成分與內部結構的不同，不同礦物具有不同的性質和特征，礦物形態、光學特征、力學性質等都各不相同。通過對礦物的研究，可以延伸研究巖石的結構、構造、分類、成因及演變，對于了解地殼、地幔以及其它星球的物質組成、起源、發展等都有一定的指導意義。鑒定巖石礦物的方法包括巖礦鑒定法、X射線粉晶衍射法、電子探針分析等，他們將從不同方面為地質工作者提供重要信息。

1 巖礦鑒定法

巖礦鑒定又被稱為巖石礦物鑒定，是傳統的鑒定方法之一，是一直沿用至今且無法取代的一種鑒定方法。他是將巖石磨制呈薄片或者光片，通過偏、反光顯微鏡，測定礦物的晶形、大小、光性等光性特征，根據鏡下結構構造及結合手標本特征，為巖石定名的鑒定手段。

對于當前區調工作，巖石礦物光薄片鑒定是最快速、直觀、實用的分析鑒定手段，他既能顯示巖石的礦物組成成分，又能顯示礦物間的共生、反應、演化等諸多關系，為巖石成因提供依據。根據巖石礦物組合及結構構造給巖石定名，為剖面填圖及測制提供依據；根據巖石礦物結構構造及礦物包裹關系等為礦物的形成環境、巖石形成成因及歷史等提供信息；根據蝕變礦化信息為地質找礦提供證據；根據鏡下確定的化石生物特征為進一步化石鑒定、古生態環境等提供依據；根據偏光鏡下的顯微構造特征為研究巖石各類構造提供微觀資料；根據巖石孔隙度的觀察和鑒定為找油氣資源提供資料。

但是，巖礦鑒定自身存在一定的局限性：巖礦鑒定結果因為鑒定人員的個體差異性在礦物含量及定名存在一定的差異；鑒定半晶質、顯微隱晶質礦物在巖石定名存在差異。如板巖、千枚巖中由于砂屑礦物粒度細小、碳酸鹽礦物光性特征相似等，鏡下完全準確區分困難；對于部分礦物亞類，由于礦物鏡下晶形、軸性、顏色等極其相似不易區分，如一些長石亞類、角閃石亞類、橄欖石亞類等；無法對礦物晶體進行同質多像及類質同像分析；對于稀有礦物或新礦物的鑒定顯得力不從心等。

2 X射線粉晶衍射法

自1895年倫琴發現X射線以來，利用X射線分辨物質已經為大家提供了大量的物質晶體結構的信息。X射線粉晶衍射分析也滲透到多個領域，尤其在巖石、礦物、礦床、石油、地球化學、古生物等學科得到了廣泛應用。衍射儀由4個基本部分組成，即X射線發生器、輻射探測器、測角儀及輻射探測電路，是用X射線照射多晶體樣品并由輻射探測器記錄衍射信息的實驗裝置。X射線衍射技術從發明后就被用于礦物及巖石的研究，對礦物的定性分析、定量分析應用廣泛，其提供的數據對分析礦物成因、造巖作用及巖石礦物的研究都起著重要作用。礦物的X射線物相分析包括定性相分析及定量相分析。前者是用粉晶X射線衍射數據來對巖石樣品內組成的礦物進行檢測，特別是對含量較少的礦物，得出該樣品內礦物組成成分，因此該分析是X射線粉晶衍射在礦物巖石學研究上最主要的應用方向，而且對于礦物晶體進行同質多像及類質同像能夠進行有效的分析；后者區別于化學分析方法在于：化學分析只能得出樣品中各種化學元素的含量，而X射線粉晶衍射定量相分析能夠得出各種礦物成分的相對含量，尤其對于含有相同元素組合、成分不同的樣品，使用該方法是一種更為有效的測試手段。X射線粉晶衍射做定量分析的基礎是：每種礦物都有其特征的衍射圖譜，并且衍射強度與其含量呈正比，每種礦物成分的衍射圖譜與其他礦物成分的存在無關，獲得最后的圖譜是樣品中各個礦物成分的衍射圖譜的組合，通過定量軟件分析便可得到各種礦物成分的含量。雖然我們選用的無標樣相定量分析方法來解決地質樣品的精度不高，但是足以滿足地質研究的要求。另外，X射線衍射還比較實用于結晶顆粒粗大，成分較為純凈的礦物進行測試，根據待測礦物的特征峰精確確定礦物成分，并能叫準確測出礦物內部所含雜質成分。

X射線粉晶衍射法存在的一些不足：對于含量極少的礦物，由于特征峰不明顯可能會被忽略而無法分析出來；盡管可以對巖石礦物進行定性及定量分析，獲得組成巖石的礦物成分及相對含量，由于缺乏巖石結構構造，因此無法準確給巖石定名。

3 電子探針分析

電子探針分析是通過研究礦物的化學成分，根據礦物化學式來識別礦物的一種分析方法。它的基本原理是由電子槍發射出電子束，一般以10 ～ 30 kV的加速電壓給與很高的能量，而后通過電磁透鏡將其聚焦為直徑＜1 μm的微束作為激發源轟擊試樣待分析區，在試樣表面幾個立方微米范圍內產生特征的X射線、連續X射線、背散射電子、二次電子、陰極發光、俄歇電子等，根據莫塞萊定律，測定試樣特征X射線的波長及強度，即可確定試樣中含有的元素種類、含量，對礦物做定性分析、定量分析，根據電子束照射樣品的位置還包括點分析、線分析、面分析。電子探針分析也可分為能譜分析、波譜分析兩部分，由于能譜分析具有對樣品損傷小、速度快、結果直觀、操作方便等特點，但其分辨率相對于波譜差，測試的準確性也較差，因此能譜主要用于對礦物做定性、半定量分析；波譜分析相對于能譜分析其分辨率高，雖然速度較慢，但測試準確度高，可以對樣品做定性及定量分析。

在巖石礦物的鑒定方面，電子探針一邊觀察一邊分析并準確的測定出微米級顆粒的化學成分，計算出礦物的化學式，在不破壞樣品的條件下，區分特征相似的礦物或者細小的難以解離的礦物，所以電子探針分析多被用于常見礦物鑒定，也用于鑒別許多難以分辨的礦物。此外，電子探針分析對于新礦物的發現、系列礦物的分析研究等均發揮了重要作用。

電子探針分析存在的一些不足：對于分子式相同的礦物無法準確確定礦物成分，如藍晶石（Al2［SiO4］O，三斜晶系），紅柱石（AlAl［SiO4］O，斜方晶系）等，要通過巖礦鑒定或X射線粉晶衍射進行確定；對于隱晶質等粒度細小的礦物，由于空間分辨率的影響電子探針還不能準確測定；另外，電子探針分析對于K、Na等元素的計數率穩定性差，使得其在測定造巖礦物時，分析誤差很大。

4 結 語

對于大多數區調地質工作者而言，利用巖石巖礦鑒定法可以獲得巖石的結構、構造、礦物形態、顏色、顆粒大小及主要礦物含量，可以判定巖石是屬于沉積巖、巖漿巖還是變質巖等基礎地質信息。若要將巖石進行更為準確的巖石定名及對礦物進行深入研究，那么必須結合X射線粉晶衍射法和電子探針分析，

從而獲得更為精確、有用的信息。

［1］ 張潔，李林慶.巖礦鑒定實用手冊［M］.北京：地質出版社.2016.1-69.

［2］ 于吉順，累欣榮.礦物X射線粉晶鑒定手冊（圖譜）［M］.武漢：華中科技大學出版社，2011.

［3］ 周劍雄，毛水.電子探針分析［M］.北京：地質出版社，1988.

［4］ 毛水和.電子探針分析技術的新進展及其應用［J］.巖礦測試，1992，（1-2）.101-108.

［5］ 時偉.X射線單晶衍射與粉晶衍射在礦物分析中的對比［J］，現代礦業，2015（9）：257-258.

Discuss How to App ly the X-ray Powder Diffraction， the Electron M icroprobe Analysis and the Rock Ore Appraisal to the Rock and M ineral Analysis Reasonably

HE Li，XU Cui，XIU Di，WANG M ingm ing，TIAN Ying
（Hebei Institute of Geology and Mineral Resources Survey area，LangFang，HeBei 065000，China）

The rock ore appraisal plays an irreplaceable role in the geological survey and study. With the development of society，large-scale equipment，like X-ray powder diffraction， electronic probe also w idely used in the test and analysis of the rock m ineral. In this paper， from the aspect of the analysis of the advantages and disadvantages of three mineral appraisal method， including the rock oreappraisal ， X-ray powder diffraction method and the electronic probe analysis method，the geological workers w ill learn how to apply reasonablely three identif cation methods to obtain more accurate testing results by the fnal more effective and econom ic means according to their own research need.

M ineral identif cation；Rocks and m inerals；X-ray powder diffraction； Electron probe

TG115.22+1

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.044

2016-08-12

何麗（1984-），女，四川遂寧人，工程師，研究方向：巖礦測試，手機：13303165270，E-mail：hlykll1984@163.com.