x荧光光谱测试技术在地质学中应用的进展

1、 X 荧光仪国外研究现状 X 荧光仪国内研究现状 国内X荧光仪在地质学上的应用现状 X 荧光仪在地质上的应用实例 在国外 X 荧光光谱法的发展大致经历了以下：三个阶段： 第一阶段:从X射线的发现到布拉格(Braag, W.L.)定律的建立(1895-1913年),1912 年劳厄(Laue,M.V-on )等用晶体证实了X射线具有衍射现象，从而证实了X射线具有波动性质。1913年布拉格父子在劳厄等关于X射线干涉实验的基础上，完成了X射线干涉图象定量解释的理论研究，建立了著名的布拉格定律，随即研发了X射线分光计，并首先证实了巴克拉所提出的X射线的原级辐射和标识辐射。 第二阶段：莫塞莱(Mosel

2、ey, H.G.J.)定律的建立和原级 X 荧光分析的发展(19131940 年左右)。 1923 年赫维西(Hevesy , G)等提出应用元素的特征X射线光谱对元素进行定量分析的方法，而后格洛克尔( Glc -ker,R.)等也提出了应用元素的特征X射线光谱对元素进行定量分析的方法。在 1924 年，Soller 制成第一台采用平行片准直器的X射线荧光谱仪；在 1928 年，Geiger, H.和 Muller 研制成一种可靠性很好的充气型探测器。但由于 X 荧光谱线的绝对强度很弱，以及探测技术的薄弱，使之仍未得到实际的应用。 第三阶段: 20 世纪四十年代末，弗里德曼（F -ried m

3、an, H.）和伯克斯（Birks, L.S.）应用 Gei -ger, H.计数器检测到一套全新的 X 射线荧光光谱分析系统，使 X 射线分析在方法和技术上又前进了一大步。直到 1955 年谢曼提出了元素的荧光强度和元素含量之间的对应关系，建立了“谢曼方程”，电子技术、计数技术和高真空技术的进步，XRF 新技术得到蓬勃发展。二十世纪六十年代初，美国首先研制成功适于野外使用的便携式 X 射线荧光分析仪，实现了元素含量的现场、原位测量。到九十年代，便携式 X 射线荧光分析仪 一直沿用同位素做激发源。二十一世纪初随着 X 光管和高压发生器制造技术的进步，X 光管实现了低功率、微型化，国外基于高分辨

4、率半导体探测器的便携式 X 荧光仪，几乎全部采用X光管作激发源。代表性仪器有美国伊诺斯(InnovX)公司的XRF6500型便携式合金分析仪、美国尼通(NITON)公司的 XLt-797WZ 型手持式塑料与合金分析仪。 我国野外 X 荧光仪研制始于 20 世纪 70 年代初期，走过的道路与国外大致相似。经过二十余年，我国轻便型 X 射线荧光仪的进展步伐一直缓慢，至 90 年代初，一些科研单位开始仿制用正比计数管做探测器的便携式 X 荧光仪，沿用放射性核素源作为激发源，应用单板机或单片机实现测量系统的微机化与数据处理的自动化，将国内的现场 X 荧光仪分析技术向前推进了一大步。2001年，周蓉生等

5、对小型化管激发 X 荧光仪开展研制和应用试验，后来，马英杰等人对小型化 X 光管激发的 X 射线荧光仪进行了改进。 我国矿石资源丰富,地质样品的组成成分往往比较复杂,运用一般的化学方法进行测定成本很高,操作过程繁琐,需要时间长。因此,X射线突光光谱法在地质矿质领域的应用范围比较广泛。 Zafer Ustundag用偏振能量色散X射线突光光谱仪同时检测黄铁矿中的多种元素,分析的结果表明该黄铁矿含有很多的稀土元素(从Na到Th),通过检测标准样品,验证了该方法的准确度和精密度。 袁家义等人采用美国Thermo公司生产的X射线 荧光光谱仪Mg、A1、Si、P、S、Ca、Fe、Mn等主、次元素进行测定

6、,采用熔融玻璃片法制样,方法的精密度在0.20%9.1%之间。用该方法检测钒钛磁铁矿等国家一级标准物质,所得测量结果与标准值相符。 刘江斌等人对金属矿样品中低含量的铜、铅、锌、钼、鹤和硫等元素使用日本产的ZSXPrimusIlX射线荧光光谱仪进行快速测定,釆用粉末制样法对样品进行处理,为了减少谱线重叠干扰和基体效应对实验结果的影响,利用经验a系数和散射线内标法进行校正。该方法能够满足实验室对多种金属矿石批量 检测的需要,得到的测定结果与标准值及多种分析方法所得到的结果相一致。 国内在地质上应用 X 荧光仪技术的发展历程： 1963 年，章晔开展同位源激发样品实验。1970 年代中期，商品化携带

7、式 X 射线荧光仪1980-90年代，在地质普查的不同阶段,应用手提式 X 射线荧光仪可对水系沉积物化探样品、天然产状下的土壤或岩石进行多种成矿元素或其伴生元素的稳定性、定量测定,实时提供分析结果,进而在野外发现矿异常、及时追踪异常源和现场评价异常；从而使X荧光仪技术得到迅速的发展与应用，其中在金、银、铜、铅、锌、锶、锡、锑、钡等十余矿种应用广泛，特别是在找金工作中取得令人瞩目的找矿效果。1999 年，由成都理工大学负责立项开展第三代手提式 X 射线荧光仪开发研制。2001年，第三代便携式X荧光仪器商品化批量生产。实例 （验证 X 荧光仪在地质勘查上的有效性） 鸭鸡山铜钼矿床位于敖汉复式向斜北

8、翼，矿区内露头较少，仅在矿区外围见侏罗系上统金刚山组，第四系松散堆积物广布。构造以断裂为主，岩浆岩以中酸性侵入岩为主，多呈岩珠状，脉岩次之。围岩蚀变以线性蚀变为主。 在研究区，由于黄土覆盖较厚，为了验证X荧光仪测量在黄土覆盖较厚的研究区是否有效，故在黄 土覆盖较厚地区先用X荧光仪分析了矿区与非矿区 黄土覆盖区元素含量的垂向变化。根据分析结果可以看出，在矿区黄土覆盖层矿化元素含量由地表往下有增高变化趋势，非矿区这种变化特征不明显。从而可知，在库里吐铜钼矿区，在矿区基岩黄土覆盖层从地表向基岩元素Cu、Zn、As含量有逐渐增高的趋势，而在非矿区黄土覆盖层元素却无此变化，导致此现象的原因可能为毛细管作

9、用或后期热液作用使元素随热液上升迁移所致。 本次研究采用的是我国成都理工大学研制的 IE D-2000P 型便携式多元素 X 射线荧光仪。在研究区本次研究采用的是我国成都理工大学研制的 IE D-20 00P 型便携式多元素 X 射线荧光仪。在研究共布置了南北走向的 11 条 X 荧光测线，工程布置如下图所示： 样品采集土壤层位 A 层下部 B 层土，采样深度为 30-50cm，逐个记录采样点，以便于整理分析数据，记录包括以下内容：测线号、测点号、样品所处土壤中的位置(或层位)、深度、土壤类型、物质组成颜色、粒度。 剔除测量后特高和特低的含量，选择合适的含量，通过相应的公式进行计算，最后得出一定样品数的该地区Cu、Zn最大值、最小值、背景值、衬度、均方差。将所