电子探针在矿物学中的应用
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主要用途电子探针又称微区X射线光谱分析仪、X射线显微分析仪。
其原理是利用聚焦的高能电子束轰击固体表面,使被轰击的元素激发出特征X射线,按其波长及强度对固体表面微区进行定性及定量化学分析。
主要用来分析固体物质表面的细小颗粒或微小区域,最小范围直径为1μm左右。
分析元素从原子序数3(锂)至92(铀)。
绝对感量可达10-14至10-15g。
近年形成了扫描电镜—显微分析仪的联合装置,可在观察微区形貌的同时逐点分析试样的化学成分及结构。
广泛应用于地质、冶金材料、水泥熟料研究等部门。
功能及特色电子探针可以对试样中微小区域(微米级)的化学组成进行定性或定量分析。
可以进行点、线扫描(得到层成分分布信息)、面扫描分析(得到成分面分布图像)。
还能全自动进行批量(预置9999测试点)定量分析。
由于电子探针技术具有操作迅速简便(相对复杂的化学分析方法而言)、实验结果的解释直截了当、分析过程不损坏样品、测量准确度较高等优点,故在冶金、地质、电子材料、生物、医学、考古以及其它领域中得到日益广泛地应用,是矿物测试分析和样品成分分析的重要工具。
工作原理分析电子探针有三种基本工作方式:点分析用于选定点的全谱定性分析或定量分析,以及对其中所含元素进行定量分析;线分析用于显示元素沿选定直线方向上的浓度变化;面分析用于观察元素在选定微区内浓度分布。
由莫塞莱定律可知,各种元素的特征X射线都具有各自确定的波长,通过探测这些不同波长的X射线来确定样品中所含有的元素,这就是电子探针定性分析的依据。
而将被测样品与标准样品中元素Y的衍射强度进行对比,就能进行电子探针的定量分析。
当然利用电子束激发的X射线进行元素分析,其前提是入射电子束的能量必须大于某元素原子的内层电子临界电离激发能。
技术支持电子光学系统该系统为电子探针分析提供具有足够高的入射能量,足够大的束流和在样品表面轰击殿处束斑直径近可能小的电子束,作为X射线的激发源。
为此,一般也采用钨丝热发射电子枪和2-3个聚光镜的结构。
工艺矿物学知识在有效使用铁矿石方面的应用随着钢铁生产行业的不断发展,地球上的矿石资源越来越少,易选铁矿石日益减少,难选矿石慢慢会成为选矿石的主要研究对象。
工艺矿物学与选矿工艺有着密切的联系,矿石的矿物成分、元素的分布和赋存状态、矿物嵌布特征、粒度大小等是选择合理选矿工艺流程预计选别指标的重要依据。
因此,选矿试验前,必须进行详细的工艺矿物学研究,查清各种元素的状态,才能对症下药,选择合理的工艺流程。
工艺矿物学作为地质、选矿、冶金的一门边缘学科来说,它的任务及其应用范围是比较广泛的,可分为选矿工艺矿物学和冶金工艺矿物学。
对铁矿矿石工艺矿物学的研究涉及的内容有:矿石的化学组成和有益、有害元素的赋存状态和分布;有用矿物和脉石或杂志矿物的嵌布粒度、存在形态,在碎磨过程的解离特性以及矿石或矿物的物化性质等。
综合这些方面的研究,一般能从工艺矿物学角度提出对磨矿细度的选择和工艺流程的制定、合理指标的确定等有指导作用的建议。
含铁矿物种类繁多,目前已发现的铁矿物和含铁矿物约300余种,其中常见的有170余种。
但在当前技术条件下,具有工业利用价值的主要是磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。
其中褐铁矿、菱铁矿等弱磁性含铁矿石为较难选别的铁矿石。
工艺矿物学分析是指导矿物加工试验研究和工业生产的一项基础性工作,对于矿物加工工艺方法的选择、工艺故障的分析和资源综合利用评级等方面具有重要意义。
采用的方法,有透射偏光、反射偏光显微镜鉴定,化学多元素分析、化学物相分析、重力分析、磁力分析、热差分析、红外光谱分析、X衍射结构分析;用电子探针或离子探针进行矿石的微屈化学成分分析;用扫描电子显微镜分析矿物之间的嵌镶关系;用电子显微镜观察超微细矿物的赋存状态并研究其分布规律;用穆斯堡尔仪研究铁的存在形式、价态、占位化学键性质;用中子衍射法进行矿物磁畴结构的测定;用俄歇电子能谱进行矿物表面状态分析以及用图象分析进行矿物粒度的测定等。
中国地质大学(北京)研究生课程《现代矿物学》题目:电子探针数据中Fe3+、Fe2+的计算姓名:王永明学号:2111120004 学院:海洋学院专业:地质工程第18组其他成员:王星星、周思思、王文国某些矿物晶体化学式和端元组分的计算,需要依赖Fe 3+Fe 2+的含量,但是电子探针分析区别不出铁的价态。
因此,对含铁的硅酸盐和氧化物矿物的电子探针分析结果,需要依据一定的晶体化学原理,有全铁间接计算出Fe 3+Fe 2+的含量。
计算方法一、电价差值法由于矿物中阳离子正电价总数与阴离子负电价总数应平衡,而电子探针得出的FeO*值把Fe 3+也当成了Fe 2+,因此分子式中的阳离子总电价必然低于理论电价。
据此差值则可求出Fe 3+含量,即:计算电价理论电价-e 3=+F++=32e -F Fe Fe 总计算步骤:(1)按阳离子法计算出矿物各阳离子系数;(2)算出阳离子总电价,该电价与理论电价之差即为的Fe 3+阳离子系数;(3)据分子式由Fe 3+求出Fe 2O 3含量(重量%)(4)由++=32e -F Fe Fe 总求出Fe 2+的阳离子系数并求出FeO 含量。
下面以辉石为例,计算电子探针数据中的Fe 2+和Fe 3+。
某辉石Fe 2+Fe 3+电子探针分析值及计算方法组分质量百分数 ωB % 分子量摩尔数阳离子数以阳离子数4计算的阳离子系数 计算正电价 阴离子数 (氧离子数) 以阴离子数6为基准的阳离子数 =摩尔数×2.27 SiO 2 Al 2O 3TiO 2 FeO* MnO MgO CaO K2O Na 2O49.28 6.35 1.17 12.50 0.07 10.39 17.39 0.23 2.80 ∑=100.1860.08 101.96 79.90 71.85 70.94 40.30 56.08 94.20 61.980.8201 0.062 0.014 0.174 0.001 0.257 0.310 0.002 0.0450.8201 0.124 0.014 0.174 0.001 0.257 0.310 0.004 0.090 ∑=1.7941 4/1.7941 =2.22951.8284 0.2764 0.0312 0.3880 0.0022 0.5730 0.6911 0.0089 0.2007*4=7.3136 *3=0.8292*4=0.1248 *2=0.7760 *2=0.0044 *2=1.1460 *2=1.3822 *1=0.0089 *1=0.2007 ∑=11.7858理论电价=121.6402 0.186 0.028 0.174 0.001 0.257 0.310 0.002 0.045 ∑=2.6432 6/2.6432=2.271.8617 0.2815 0.0318 0.3950 0.0023 0.5830 0.7037 0.009 0.204Si=1.8617 Al IV =0.1383 Al VI =0.1432 Ti=0.0318 Fe=0.3950 Mn=0.0023 Mg=0.5830 Ca=0.7037 K=0.009 Na=0.2042.0 2.06Fe 3+=理论电价-计算电价=12-11.7858=0.2142; Fe 2+=Fe 总-Fe 3+=0.3880-0.2142=0.1738; Fe 2O 3=0.2142÷(4/1.7941)÷2×159.7=7.67%; FeO=0.1738÷(4/1.7941)×71.85=5.60%。
一、摘要本次矿物实验旨在通过实验手段,对矿物进行系统的观察、鉴定和分析,以加深对矿物学基本概念和理论的理解。
实验过程中,我们对实验矿物的物理性质、化学成分、晶体结构等进行了详细研究,并通过显微镜观察、化学分析等方法对矿物进行了鉴定。
本报告将对实验过程、实验结果及分析进行详细阐述。
二、实验目的1. 掌握矿物学的基本概念和理论。
2. 学会运用显微镜观察、鉴定矿物。
3. 熟悉矿物的化学成分、晶体结构等特征。
4. 培养实验操作能力和科学思维。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:实验用矿物样品,包括石英、长石、云母、方解石等。
2. 实验仪器:显微镜、矿物物理性质测试仪、化学分析仪器、电子探针等。
四、实验方法1. 观察矿物物理性质:观察矿物的颜色、条痕、硬度、解理、断口等物理性质。
2. 显微镜观察:对矿物进行薄片制备,利用显微镜观察矿物的光学性质、晶体结构等。
3. 化学分析:对矿物进行化学成分分析,确定矿物的化学组成。
4. 电子探针分析:对矿物进行微区成分分析,确定矿物的元素组成。
五、实验过程与结果1. 观察矿物物理性质(1)石英:颜色为无色或白色,条痕为白色,硬度为7,具有两组完全解理,断口为贝壳状。
(2)长石:颜色为无色或白色,条痕为白色,硬度为6,具有两组完全解理,断口为贝壳状。
(3)云母:颜色为无色或白色,条痕为白色,硬度为2.5,具有一组完全解理,断口为贝壳状。
(4)方解石:颜色为无色或白色,条痕为白色,硬度为3,具有一组完全解理,断口为贝壳状。
2. 显微镜观察(1)石英:石英薄片呈透明,无色,具有明显的晶体结构,晶面为平行排列。
(2)长石:长石薄片呈透明,无色,具有明显的晶体结构,晶面为平行排列。
(3)云母:云母薄片呈透明,无色,具有明显的晶体结构,晶面为平行排列。
(4)方解石:方解石薄片呈透明,无色,具有明显的晶体结构,晶面为平行排列。
3. 化学分析(1)石英:主要成分为二氧化硅(SiO2)。
(2)长石:主要成分为硅酸盐(如钾长石KAlSi3O8、钠长石NaAlSi3O8等)。
四川大渡河流域偏岩子金矿床地质特征及金的赋存状态张燕 1,李引 1,尹鑫 1,陈翠华 1,王嘉欣 1,杨玉龙 1,邹发 2(1. 成都理工大学地球科学学院, 四川 成都 610059;2. 贵州省黔南州福泉市工业和信息化局, 贵州 福泉 550500)摘要:偏岩子金矿床位于康滇地轴北端的大渡河成矿带上,是世界上稀有的氟镁石型金矿床。
产于上震旦统灯影组中,矿物的组成比较丰富,已查明的矿物多达50多种。
矿石类型以氟镁石-石英型为主,矿体同时受到地层和构造的双重控制。
通过电子探针(EPMA )、扫描电镜(SEM )等测试,发现载金矿物以氟镁石、黄铁矿、黝铜矿等矿物为主;按照金的化学状态可将金的赋存状态分为独立矿物、络合物和晶格金这三大类,按照金与载体矿物之间的嵌布关系可分为有包裹金、裂隙金和晶隙金这三大类,金的粒度跨度较大,主要集中在2~10 µm ,属于明金、显微金。
关键词:大渡河流域;偏岩子金矿床;载金矿物;赋存形式doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2022.01.006中图分类号: TD952;P574.1; 文献标志码: A 文章编号: 1000-6532(2022)01−0042−06大渡河成矿带地处康滇地轴北端,印度板块、华北板块和扬子地台的接合部位之间,研究程度高,是我国重要的金成矿富集区。
该地区形成了以偏岩子金矿床、一柱香金矿床、二里沟金矿床、灯盏窝金矿床、黄金坪碲金矿床、狮子岩金矿床、韭菜坪金矿床、水堆窝金矿床等典型矿床为代表的大大小小60余处矿床(矿点),组成了有名的康定大渡河“金谷”[1-3]。
偏岩子金矿床的最主要特征为含有大量氟镁石和硫盐矿物,这种规模大小的氟镁石型金矿床在国内外均属罕见。
自发现以来不少学者该矿床进行了详细的研究,如矿物学特征[4-5]、沉淀机制、构造特征[6]、成矿机理[7]等。
金的赋存状态研究一直是金矿床学研究的热点,其能够为成因矿物学提供重要的信息[8-9],为研究矿床的来源提供直接或间接的证据[10]。
矿物加工技术应用和未来发展趋势摘要:矿物加工可以通过物理和化学两种手段进行加工处理,它主要是从矿产中经过系列的分离、提纯,从而达到矿物加工的目的,本文通过矿物加工技术的应用来讨论其未来发展的趋势,为经济发展提供动力。
关键词:矿物加工;技术应用;发展趋势引言:我国地广辽阔,同时也拥有丰富的矿产资源。
在进行扩大矿产量时,也要有一个合理的采矿和加工计划。
在选矿时,对于矿物的探测技术的应用是非常重要的,以及对矿物的加工也要跟上科技的步伐。
对于未来的发展,就应该在相关科技领域的不断研究与开发,使更多的学科融合一起,使得新兴的矿物加工为社会经济作出贡献。
目前我国在矿物加工技术上还有待改进,如分析仪器不能够充分利用,矿物加工应用涉及的学科较多,所以在矿物加工中要综合考虑。
一、矿物加工技术的应用(一)扫描电镜在矿物加工技术当中的应用扫描电镜的原理是以入射电子为激发源,然后在材料的表面进行扫描,在入射电子与研究对象发生作用后产生出电子和光子,最终得到相应的表面形貌和成分。
扫描电镜的应用大至有五个方面,第一个煤气化方面,通过这项技术的应用,可以对制焦温度得出煤焦的情况,并能够加以观察,在煤气化方面的研究结论是,高温下的灰份熔融会对矿物质催化作用有影响,它与矿物质的催化作用是相关联的,当灰份熔解现象产生时,矿物的气化就会有所下降。
第二点煤的燃烧方面,至少有三种功能,一是在对煤的燃烧进行扫描时,可以得出煤的燃烧过程和燃烧程度,二是能够对煤粉的形态以及孔隙的结构进行相关的分析,三是能够得出催化剂对煤粉燃烧的作用以及影响。
第三点对型煤研究方面,这项应用可以对工业型煤微观的结构进行检查,通过对工业型煤微观结构扫描发现,在这些型煤的结构当中有许多孔隙,而孔隙内会有大量的结晶体,通过对结晶体的分析,这些结晶体是由粘结剂水化而成的,它们的状态是凝胶体状态。
第四点灰渣的物相变化和硫的方向变化,在对灰渣的物相进行扫描时,要借助能谱分析、X射线来进行联合分析,才能得出灰渣物相变化及硫的走向。
原位微区分析在矽卡岩矿床矿物中的研究进展黄建摘要:矽卡岩矿床是一类矿产种类齐全、分布广泛,国民经济意义很大的一类矿床,但因其矿物种类复杂,热液活动期次频繁,其深入研究一直受限。
近年来随着原位微区分析技术的迅猛发展,人们可以从更加微观的尺度上对岩石矿物进行主量元素和微量元素的研究,获得了巨大的信息和认识,本文首先介绍了以EPMA和LA-ICP-MS为代表的原位微区分析技术的发展,然后对矽卡岩矿床主要的矿物石榴子石、透辉石、闪锌矿,黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿的研究最新进展做了一个综述,着重探讨石榴子石和闪锌矿两种矿物。
关键词:原位微区 EPMA LA-ICP-MS 矽卡岩矿床矿物1.研究背景一直以来,地质学难以像物理?化学等学科那样精确定量的描述研究对象,所以发展缓慢,现在地球科学的理论创新已经到了发展的瓶颈,而近几十年来快速兴起的原位微区分析技术有望在地质学新的飞跃中起到至关重要的作用?地质作用因其缓慢而持久,从宏观到微观表现均有记录,在地质体的宏观信息研究透彻后,微观信息就显得更加重要,因为只有在微观尺度物质差异才会更加明显,进而研究区域物质的迁移与演化?矽卡岩矿床在我国是一类具有重要工业意义的矿床,其分布较广,矿产种类发育,已知的矿产有铜?铅?锌?钨?锡?钼?铋?金?铍?铀?钍?稀土?硼?硫?金云母?透辉石?硅灰石?石榴子石?水晶等?矽卡岩矿床是我国富铁矿?富铜矿和钨?锡?铋的主要矿床类型?[1]因此,对矽卡岩矿床进行研究无论是从理论上还是工业上都具有较大的意义?但是,一方面,矽卡岩的矿物种类繁多,有时肉眼和镜下都难以区分,如透闪石与阳起石,透辉石与钙铁辉石;另一方面,矿物的微观结构如固溶体分离结构?环带结构,尺度都在微米级,这其中又蕴含了许多重要地质作用的信息,我们必须在排除多种矿物的干扰或者不能破坏微观结构的前提下进行分析?因此,微区原位分析的广泛应用无疑对矽卡岩中矿物学的深入研究带来了福音?2.原位微区技术发展如今,原位微区技术进展如火如荼,各种分析测试方法层出不穷,主要包括电子探针(EPMA)、离子探针(SHRIMP?SIMS)?激光熔蚀(LA-ICP-MS)?扫描电镜(SEM)、扫描质子探针?同步辐射X射线探针?红外光谱和拉曼光谱?核磁共振等技术,[2]本文以EPMA和LA-ICP-MS为例,着重探讨这两种原位微区分析测试技术的特点及其在分析矽卡岩矿床矿物的研究进展?电子探针(EPMA),全名为电子探针X射线显微分析仪(ElectronMicroprobeAnalysis),又名微区X射线谱分析仪?EPMA可实现对试样进行微小区域成分分析,除H?He?Li?Be等几个较轻元素外,都可进行定性和定量分析?可对微区的元素进行点?线扫描(得到成分线分布信息)?面扫描分析(得到成分面分布图像),检测点?线?面的不均匀性,还能全自动进行批量定量分析?[3]电子微束技术是最早发展的微区分析手段[4]?该技术于50-60年代蓬勃发展,至70年代中期已比较成熟?EPMA技术具有纳米级的高空间分辨率和完善的扫描功能?简便快速?精度高?分析元素范围广(4Be-92U)?不破坏样品等特点,能获得元素含量?分布和结构等多方面的信息使其很快就在地学等研究领域得到应用?[5]激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)是产生于80年代末期至90年代初的一门固体微区分析技术,近几年来发展迅速[2]?在地球科学领域,LA-ICP-MS已被广泛用于地质样品整体分析,贵金属测定,岩石及其矿物组成,矿物微区环带,分配系数测定,单颗粒锆石U-Pb,Pb-Pb地质定年研究及单个流体包裹体成分等研究[6-7],尤其在微量元素分析方面,效果显著?LA-ICP-MS的主要突出优点有:样品制备简单?原位?“无损”?低样品消耗量?低空白/背景?高空间分辨率(>5μm或者>100nm)?高效率(单点分析<3min)?避免了水?酸所致的多原子离子干扰?可以同时测定主?微量元素?虽然LA-ICP-MS优点显著,但由于激光熔样时温度很高,容易引起同位素分馏[2]?例如在测定碳酸盐中氧同位素时有明显的分馏效应,因此对测定结果必须进行校正?激光熔样技术对于一些透明矿物(如方解石?石英等),由于吸收光的能力差,效果不太理想,往往需要对矿物进行染色或作镀膜处理[8]?3.矽卡岩矿床矿物原位微区研究现状矽卡岩矿物,特别是环带状矿物完整记录了热液流体的组成?性质及演化,因而其主量和稀土微量元素的地球化学特征可以有效地反映成矿物质来源?成矿物理化学条件及矿床成因等信息,是研究成矿过程中流体组成和性质演化的理想对象[9],而微量元素分布常常受晶体化学和外界环境综合影响而具有不均一性,因而微量元素的矿物尺度上的研究,在探讨晶体生长?流体的成分特征和演化方面越来越受到学者的关注[17]本文选取矽卡岩矿床中常见和原位微区分析技术较成熟的几种矿物:石榴子石、透辉石、闪锌矿、黄铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿等对其研究现状进行概述,着重探讨石榴子石和闪锌矿?3.1石榴子石石榴子石是矽卡岩型矿床中最典型的矽卡岩矿物之一,其化学成分通式为X3Y2[SiO4]3?[18]目前按照其主要成分可分为铁铝榴石(Alm)?镁铝榴石(Prp)?锰铝榴石(Sps)?钙铁榴石(Adr)、和钙铝榴石(Grs)等5个端员组分的各种系列石榴子石,通常矽卡岩矿床中石榴子石的主要化学端员组分为钙铁榴石和钙铝榴石[19-20]。
关于岩矿测试技术的应用摘要:岩矿测试技术是地质科学和矿产资源开发领域的关键支撑技术,对于准确评估地质矿产资源、优化矿石选矿工艺、保障矿山安全和环境保护具有重要意义。
本文结合岩矿测试技术的基本原理与分类分析了岩矿测试技术在地址勘测和矿产开发中的作用,并对未来的发展趋势进行了展望,以期为有关人员提供有益的借鉴和参考。
关键词:岩矿测试技术;地质勘探;矿产资源开发;应用地质矿产资源是国民经济的重要支柱,对于国家的经济发展和社会进步具有重要意义。
岩矿测试技术作为地质科学和矿产资源开发领域的关键支撑技术,是评估地质矿产资源、优化选矿工艺、保障矿山安全和环境保护的重要手段。
随着科技的不断进步,岩矿测试技术得到了广泛应用和不断完善,为地质勘探和资源开发提供了更为准确和可靠的数据支持[1]。
因此,对岩矿测试技术的现状进行深入研究和分析,对于推动地质勘探和资源开发的科学发展,提高资源利用效率,实现可持续发展具有重要意义。
一、岩矿测试技术的基本原理与分类1.1 岩矿测试技术的基本原理岩矿测试技术是通过对岩石和矿石进行实验室分析,获取其物理、化学和矿物学等特性的一种技术手段。
(1)物理性质测试原理;物理性质测试是指对岩石和矿石的物理特性进行测试,如密度、硬度、弹性模量、压缩强度等。
其中,密度测试可采用水排量法或气排量法;硬度测试可采用洛氏硬度计或维氏硬度计等;弹性模量测试可采用超声波法等。
这些测试可以帮助工程师了解岩石和矿石的物理性质,为工程设计提供依据。
(2)化学成分测试原理;化学成分测试是指对岩石和矿石中各元素的含量进行测试,如金属元素、非金属元素等。
常用的测试方法有化学分析法、原子吸收光谱法、光谱分析法等。
通过化学成分测试,可以了解岩石和矿石的组成,评估其矿产资源潜力。
(3)矿物学测试原理;矿物学测试是指对岩石和矿石中矿物成分的鉴定和分析。
常用的测试方法有偏光显微镜观察、X射线衍射分析、电子探针分析等。
通过矿物学测试,可以确定岩石和矿石中的矿物种类和含量,为矿产资源的评估和选矿工艺的优化提供依据。
电子探针在矿物学中的应用电子探针仪是 X射线光谱学与电子光学技术相结合而产生的。
1948年法国的R.卡斯坦制造了第一台电子探针仪。
1958年法国首先制造出商品仪器。
电子探针仪与扫描电子显微镜在结构上有许多共同处。
70年代以来生产的电子探针仪上一般都带有扫描电子显微镜功能,有的还附加另一些附件,使之除作微区成分分析外,还能观察和研究微观形貌、晶体结构等。
它的问世,对地质学的某些领域,尤其是对矿物、岩石、矿床及矿产综合利用方面的研究起了很大的推动作用。
AbstractElectronic probe apparatus is X ray spectroscopy technology andelectronic optical combination produces. In 1948, French r. karstensmade the first electronic probe instrument. In 1958, the French firstproduced goods instrument. Electronic probe instrument and scanningelectron microscopy in structure had a lot in common. Since the 70 s inthe production of electronic probe is generally with scanning electronmicroscopy function, some still additional other accessories, except forthe tiny area composition analysis outside, still can observe and studymicrostructure, crystal structure and so on. It was published, and someof the areas of geology, especially for mineral, rock, and thecomprehensive utilization of mineral deposits in the research of theplays a large role.关键词:电子探针分析、矿物鉴定、EPMA测试手段一、电子探针的介绍(一)电子探针分析的优点1.不破坏样品:经过电子探针分析的样品,并不受到任何破坏,还可以进行其它方面的测定,这对稀少珍贵的样品,如陨石、月岩及极难发现的新矿物,电子探针分析是最理想的分析手段。
2.直观:电子探针除了能进行点分析外,还可以进行线扫描和面分析,这对了解样品中元素的分布规律、共生关系和赋存状态等提供了大量基础资料。
我所的JXA一73 电子探针附有TN一5500能谱仪,它的微扫描理序可以把矿物表面不同元素的分布状态用不同颜色在彩色荧光屏上显示出来,这样不但直观感强,且有一目了然之效。
3.快速:因为电子探针一般都有三至四道谱仪同时对不同元素进行分析,并且都是由计算机自动操作和修正计算的,国而分析速度快,成本也较低。
尤其是附带有能谱仪后,更加快了分析速度。
总之,电子探针分析为我们提供了一种很理想的岩矿测试手段,它是现代地质学上必不可少的一种测试仪器。
(二)电子探针分析的基木原理由电子枪发射的电子波加速、聚焦后,具有一定的能量,当其照射到样品上后.使样品的电子层受到激发,从而产生特征X射线。
不同的元素,其特征X射线的波长不一样,根据这些特征X射线的波长便可知道样品中含有哪些元素,这就是定性分析。
样品中某种元素的含量越多,所产生的特征X射线的强度也就越大.田此,根据某元素的特征X封线强度的大小,也就可以计算出某元素的含量,这就是定量分析。
电子束照射到样品上以后,除了产生特征X射线外,还产生二次电子、背散射电子、吸收电子等物理信息。
利用这些物理信息就可以进行扫猫图像的观察,主要有二次电子像、背散射电子像、吸收电子像,这就是扫描电子显微镜的功能。
二、在矿物学研究中的应用EPMA技术在矿物学研究领域的应用非常广泛,在一些综述性文章中已有比较详细的描述,本文主要论述电子探针分析在普通矿物学和应用矿物学(包括矿产综合利用)等方面的应用成果。
(一)矿物鉴定众所周知,矿物学家通常用偏反光显微镜观察和测定矿物的光学性质和其他物理性质来认识矿物。
但矿物的光学及物理性质均是矿物内在特征的外部表现。
所以从本质上来说,根据这些性质和参数只能大致地定性认识矿物。
况且一些不同种类的矿物之间其光性和物性往往非常相似,因此用通常的手段难以准确地鉴定矿物,尤其是在鉴定铂族元素矿物和其他稀有元素矿物时,由于矿物粒度一般都很细微,难以准确测定其光性和物性。
所以,要准确鉴定矿物,必须对其化学成分和晶体结构等本质特征进行准确测定。
由于电子探针能准确地测定矿物的化学成分从而准确地得出矿物化学式。
而且能对光片或光薄片上的矿物一面用显微镜观察一面进行分析,更因它不破坏样品,从而使电子探针成为最为有效和最常用的矿物鉴定手段。
因此,电子探针的应用使得一些原来无法识别的矿物得到准确的鉴定,同时也纠正了从前一些错误或不甚准确的认识和结论。
例如,我们在对西藏东巧超基性岩铬铂矿物质组成研究过程中,发现一种与硫钌矿和等轴铁铂矿紧密连生的矿物这种矿物很稀少,一共只发现3颗,且粒度很小,具金属光泽,反射率比硫钌矿低得多。
众所周知,在已知的铂族元素矿物中,硫钌矿的反射率几乎是最低的。
所以当时估计与琉钌矿连生的这种矿物可能是一般金属矿物,困此未予注意。
后来在工作中顺便对该矿物进行能谱(EDS)定性分析,发现其主要化学成分为Ru和Fe,此外还含少量Os和Ir,属铂族元素矿物,从而引起了我们的兴趣和注意。
随后进行了能谱和被谱(WDS)定量分析,结果表明,Ru、Fe,Os ,Ir的含量总和只有78%左右。
这说明还有20%左右其他组分。
仔细观察EDS谱,发现该矿物的光学性质和其他物理性质与铁钌矿的差别很大。
因而推测该矿物分子式中除了Ru,Fe、Os,Ir以外。
可能还有某种或某几种超轻元素(B、C、N、O、F)存在。
(摘至《地质实验室》,毛水和)(二)不可见金赋存状态的研究有一类含金矿石中金的品味相当高,有时可达几十克/吨。
尽管在高倍显微镜下对大量精细抛光的光片进行仔细观察也找不到金的独立矿物。
通常将这种矿石中的金称为不可见金,或叫超显微金。
虽然矿物工作者可以挑取一定数量的各种可能载金矿物,通过试金分析而获知金在各种矿物相中的平均含量,但是无法直接了解金的赋存状态、含量、与载金矿物粒度、晶形和部位的关系。
过去对于不可见金的赋存形式和机制有过一些假设和推论。
有人认为金呈超微组包裹体存在,有人则认为金以粪质同象取代方式存在于黄铁矿,毒砂等载金矿物当中。
但这些假设和推断都缺乏直接的实验依据,很难令人信服。
对采集于贵州某地品位为31.02g/t的不可见金矿石样品,我们先进行常规的矿物学和物质组成研究,初步确定黄铁矿是最主要的载金矿物。
然后对各种类型的黄铁矿进行大量的SEM图象观察和EPMA研究,有效地查清了载金矿物相中不同部位金的分布和富集规律,查明了不同粒度,不同晶形,不同成矿期的载金矿物中金的赋存特征。
而且将不可见金的分布特征间接地以可见的形式表示出来,从而为选择经济、合理、有效的加工模拟金的工艺提供科学依据。
三、在矿产综合利用研究的应用人们越来越清楚地认识到,矿石的工艺矿物学研究是搞好矿产资源的综台评价和利用的基础,因为只有查清矿石的物质组成,有益和有害元素的赋存状态、矿物原生粒度、各种矿物的共生组合关系和矿石结构构造等才能有的放矢地选择最合理最有效的矿物加工提取工艺,以便最大限度地提高回收率和精矿品位。
然而,由于岩矿测试手段和方法的限制,过去对一些复杂矿床的物质组成元素赋存状态一直搞不清楚,因而不能有效地进行综合评价开发和利用,同时由于矿物加工技术比较落后,致使许多有用组分被白白丢弃,许多宝贵的资源被当成废物。
近年来,由于EPMA技术在工艺矿物学方面的应用逐步深入,很多复杂矿床的物质组成研究水平得到大幅度地提高,同时也最大限度地提高了矿产资源综合评价和利用水平。
关于EPMA在矿产综合利用研究中的应用,这里仅举一个例子。
四川某多金属矿床中主要金属元素为Cu、Pb、zn,Ag,有益伴生元素为Au、Cd、Sb,As。
物质组成研究查明,矿石中主要金属矿物为方铅矿,黝铜矿、黄铁矿,其次为毒砂、硫锑铅矿,车轮矿、磁黄铁矿,斑铜矿、蓝辉铜矿等。
原矿中Ag的品位为(g/t),富矿679.9,中矿12.3,贫矿3.2。
矿床中的Ag具有工业利用价值,应综合考虑对Ag的回收。
长期以来,虽经多方努力,但在矿石中仍未找到到银的独立矿物,也未能查清银的赋存状态,因此难以考虑银的回收。
曾怀疑Ag是否以类质同象的形式分散状态分布在多种金属矿物或脉石矿物中。
固此查清Ag 的赋存状态成了对矿床中的Ag进行综合评价和回收的关键问题。
对矿石中的一些主要矿物进行电子探针分析后发现,黝铜矿仍是矿床的主要含银矿物。
而黝铜矿又是该矿床的主要矿物之一,在矿石中所占的矿物量为7.94﹪。
银的分布率试验查明,Ag在黝铜矿中的分布翠为93.32﹪。
由此可见,只要选择合适的加工工艺将黝铜矿有效地富集回收,即可将矿床中的绝大部分Ag加以回收。
黝铜矿单矿物的EPMA数据四、造岩矿物全分析在地学领域中,常常需要研究有关造岩矿物的化学组成。
虽然化学分析方法具有容易得到平均成分和精度较高等优点,但分析周期太长。
而EPMA 具育快速和一边分析一边进行扫描图象观察等优点,因此,长期以来就在摸索用电子探针进行造岩矿物全分析的实验方法。
大致有三种方法在实际工作中是行之有效的。
1.扩大束径法:如果岩石样品中的矿物颗粒都很细小,例如均小于几微米,则可将电子柬径扩大至200微米左右,在岩石光片或光薄片上直接分析。
为使分析值尽可能接近岩石样品的平均化学成分,应在光片上尽可能多分析一些区域以求得平均含量。
Prinz等用该方法进行了月岩样品的分析井获得满意的结果。
不过,采用这种方法对基质效应的修正计算是假定样品是均匀的,因此,样品中矿物颗粒比较粗大或分析区域数太少,则上述假设很难成立,误差会较大。
2.粉末压块法:将样品粉碎至小于10微米,与一定量的树脂粉和石墨粉混合均匀,用加压装置(并适当加温)把样品压成具有平整表面的小薄片即可直接用于分析。
石墨粉的加入量以保证样品有较好的导电性为原则。
该方法制样过程简便,但未经高温熔融,所制样品比较疏散,表面比较粗糙。
如用常规方法处理数据,误差显然较大,且结果一般偏低。