地質(zhì)巖石礦物分析測(cè)試技術(shù)的分析

張明煒，龔 亮，宋甜甜

（河南省巖石礦物測(cè)試中心，河南 鄭州 450012）

通過(guò)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，自可持續(xù)發(fā)展理念被提出以來(lái)，我國(guó)政府加大力度對(duì)各種資源進(jìn)行相應(yīng)的管控。礦產(chǎn)資源作為一種能被重復(fù)利用的自然資源，受到了廣泛關(guān)注。這種資源在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以發(fā)揮良好的效果。為了讓采礦企業(yè)在市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展，相關(guān)管理人員要結(jié)合時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)進(jìn)行充分了解和分析，進(jìn)而合理應(yīng)用礦產(chǎn)資源測(cè)試技術(shù)，有效處理各種問(wèn)題，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)良好發(fā)展[1-2]。

1 巖石礦物的種類及特征

通常情況下，我國(guó)礦產(chǎn)資源有著分布范圍較廣且不均勻的特點(diǎn)。巖石礦物是一種由不同元素組成的聚合物，產(chǎn)生于地殼內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，地質(zhì)作用是巖石礦物形成的核心條件。另外，我國(guó)不同的地區(qū)有不同類型的地質(zhì)活動(dòng)，在地質(zhì)應(yīng)用層面也有一定程度的差異。這就要求相關(guān)采礦企業(yè)高度重視巖石礦物設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，充分考慮巖石礦物組合形式與化學(xué)元素種類，進(jìn)而開展各個(gè)方面的工作。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，礦物資源的分布和含量沒(méi)有規(guī)律，雖然礦物種類比較多，但是人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫闹饕翘妓猁}類、含氧類礦物，而各個(gè)領(lǐng)域在發(fā)展過(guò)程中對(duì)礦產(chǎn)資源有較大的需求，這就要求采礦企業(yè)加大礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)和挖掘力度。

2 開展巖石礦物分析測(cè)試工作的意義

巖石礦物分析測(cè)試工作在礦產(chǎn)企業(yè)發(fā)展過(guò)程中占據(jù)重要地位，相關(guān)管理人員可以通過(guò)該工作對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行充分的了解和分析，在確保各個(gè)方面地質(zhì)工作正常開展的同時(shí)，還能在防范地質(zhì)災(zāi)害的過(guò)程中發(fā)揮良好的作用。巖石礦物分析測(cè)試工作涉及各種各樣的數(shù)據(jù)信息，工作人員要及時(shí)收集和整理這些數(shù)據(jù)信息，提高數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性和有效性，為后續(xù)分析地球環(huán)境與地質(zhì)情況等方面工作提供有效的參考依據(jù)[3-4]。

2.1 巖石礦物分析測(cè)試工作在礦產(chǎn)物質(zhì)普查中的重要作用

從目前的情況看來(lái)，地質(zhì)巖石礦物分析測(cè)試工作與建筑工程、地質(zhì)工程等方面有著緊密的聯(lián)系，科學(xué)的礦物分析測(cè)試工作不僅能提供真實(shí)有效的地質(zhì)資料，還能對(duì)地質(zhì)資源的深入整合和利用起到推動(dòng)作用。另外，礦物分析測(cè)試工作還可以在礦產(chǎn)物質(zhì)普查中發(fā)揮良好的作用，工作人員在開展地質(zhì)改造工作時(shí)，能從中獲取關(guān)鍵信息，進(jìn)而在一定程度上降低各種地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題出現(xiàn)的頻率。

2.2 評(píng)價(jià)巖石礦物分析測(cè)試工作

地質(zhì)活動(dòng)往往會(huì)產(chǎn)生一些巖石礦物，這些巖石礦物在化學(xué)反應(yīng)和物理作用下會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的礦物元素，相關(guān)工作人員可以應(yīng)用礦物分析測(cè)試技術(shù)，充分了解巖石內(nèi)部存在的化學(xué)元素和其他礦物質(zhì)。采礦企業(yè)開展巖石礦物分析測(cè)試工作能對(duì)巖石礦物分析進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)，進(jìn)而充分發(fā)揮巖石礦物自身的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)未來(lái)礦物開采和利用起到良好的促進(jìn)作用。

3 地質(zhì)巖石礦物成分分析測(cè)試方式分析

3.1 經(jīng)典化學(xué)成分測(cè)試

經(jīng)典化學(xué)成分測(cè)試主要是基于化學(xué)反應(yīng)定性與定量分析樣品的化學(xué)成分，也被稱為濕法分析，包括重量法、容量法以及比色法等，具有較高的準(zhǔn)確性，但是研究時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)用到大量樣品，靈敏度一般。因此，不適用于對(duì)稀土元素的分析。

3.2 發(fā)射光譜探究（AES）

發(fā)射光譜探究的原理在于利用電弧、火花等激發(fā)光源讓試樣轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)原子，同時(shí)激發(fā)氣態(tài)原子外層電子由基態(tài)向高能級(jí)的轉(zhuǎn)變。由于巖石礦物內(nèi)部不同類型原子的構(gòu)造均不同，利用光源進(jìn)行激發(fā)能讓樣品內(nèi)部不同類型的元素均發(fā)射出自身獨(dú)特的光譜。其中，攝譜法是光譜定性探究的常用方式，只要樣品內(nèi)部存在的元素含量達(dá)到相應(yīng)數(shù)值，在感光板上就能產(chǎn)生譜線攝譜。該方式具有效率高、操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，可以在數(shù)個(gè)小時(shí)內(nèi)將其中的元素定性檢測(cè)出來(lái)，因此被廣泛運(yùn)用于元素定性檢測(cè)工作。具體的測(cè)定工作分為以下兩方面：（1）實(shí)時(shí)比較標(biāo)準(zhǔn)試樣的相關(guān)光譜，將同一光板上并列且要求深入檢測(cè)元素的純物質(zhì)以及純化合物試樣攝取出來(lái)，使試樣以及純物質(zhì)光譜有效顯示在映譜儀中，若有兩條譜線存在于同一波長(zhǎng)處，則表明某一元素存在于某個(gè)譜線中。這種方式能定性分析樣品中的特定元素，但無(wú)法綜合探究光譜。（2）鐵光譜比較法，也被稱為標(biāo)準(zhǔn)光譜比較法。該方式的原理在于并列攝譜樣品和純鐵。其中，鐵光譜譜線約有4 600條，同時(shí)各個(gè)譜線波長(zhǎng)均得到了明確測(cè)定且在譜線表中均有詳細(xì)記載。對(duì)鐵光譜圖總標(biāo)插波長(zhǎng)位置實(shí)施測(cè)定通常依據(jù)元素分析線的長(zhǎng)短情況，然后根據(jù)元素特征線及其特有的譜線強(qiáng)度定量和定性分析譜線強(qiáng)度，該方式也被稱為原子發(fā)射光譜法，常用于地質(zhì)、鐵鋼合金以及環(huán)境保護(hù)等試驗(yàn)測(cè)定工作，并按照相應(yīng)順序進(jìn)行半定量、定量以及定性研究[5-6]。

3.3 原子吸收光譜（AAS）

原子吸收光譜的原理是利用氣態(tài)元素基態(tài)原子進(jìn)一步吸收此元素的原子、產(chǎn)生共振輻射來(lái)分析與測(cè)定部分非金屬離子和水溶液中金屬離子的含量，得到了大范圍的運(yùn)用。該方式具有精準(zhǔn)度高、效率高、干擾少、穩(wěn)定性好、檢出限低等優(yōu)勢(shì)，數(shù)量級(jí)在10-9～10-6，也能用于常量分析，比較適用于測(cè)定沸點(diǎn)低的金屬元素和易原子化金屬元素，但是每次只能測(cè)定一類元素。

3.4 X射線衍射（XRD）

X射線是一類波長(zhǎng)在0.0 0 5～10.0 0 0 n m、含有2.5×105～1.2×102eⅤ高能量的電磁波，是原子內(nèi)層電子在高速運(yùn)動(dòng)電子流的不斷影響下形成躍遷而進(jìn)一步發(fā)射的電磁輻射。采用該方式可以合理記錄X射線衍射線，獲取不同類型的X射線衍射圖譜并進(jìn)行分析與研究，測(cè)定樣品的特征，包括材料的元素構(gòu)成、晶體結(jié)構(gòu)、組織、構(gòu)造、元素的缺陷結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、晶粒尺寸以及結(jié)構(gòu)應(yīng)變等。

3.5 電子探針顯微分析（EPMA）

電子探針顯微分析的原理是使用高能電子束處理物質(zhì)，進(jìn)而獲得俄歇電子、特征X射線等二次電子，對(duì)樣品表面的微區(qū)成分與微米級(jí)物質(zhì)成分進(jìn)行分析。根據(jù)顯微圖像，能發(fā)現(xiàn)微觀性質(zhì)對(duì)材料宏觀性能產(chǎn)生的影響，主要適用于1Na-92U（能譜分析）以及5B-92U（波譜分析），能直接分析光片、礦物撥片以及巖石中確定的微區(qū)，不會(huì)損壞樣品，因此也被稱為樣品無(wú)損分析方式。

4 地質(zhì)巖石礦物分析測(cè)試技術(shù)

采礦企業(yè)對(duì)巖石礦物的探究過(guò)程涉及較多環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)也有一定的復(fù)雜性特點(diǎn)。巖石礦物探究工作與礦物質(zhì)的勘探之間有著緊密的聯(lián)系，如果前者存在問(wèn)題，后者就無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果。采礦企業(yè)在對(duì)巖石礦物進(jìn)行探究之前，要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行充分分析，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用理論知識(shí)合理制定探究方案，以準(zhǔn)確判斷巖石礦物的各種經(jīng)濟(jì)價(jià)值指標(biāo)，確保整體的礦物回收工作能夠正常開展。與此同時(shí)，相關(guān)工作人員還要高度重視對(duì)巖石礦物的探究細(xì)節(jié)，充分利用每一個(gè)有用的礦物，最大限度地發(fā)揮礦物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[7]。

4.1 對(duì)巖石礦物相關(guān)樣品的研究

采礦企業(yè)在開展巖石礦物的測(cè)試和分析工作之前，要嚴(yán)格按照相關(guān)要求和規(guī)定對(duì)礦物樣本進(jìn)行有效采集，在此過(guò)程中，通過(guò)專業(yè)容器妥善保存樣本并及時(shí)送到檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，由專業(yè)人員開展檢測(cè)和分析工作。通常情況下，檢測(cè)和分析內(nèi)容不僅包括礦物樣本的質(zhì)量和種類，還要對(duì)礦物樣本的其他因素進(jìn)行全方位測(cè)量，并及時(shí)記錄分析結(jié)果。此外，工作人員要嚴(yán)格控制巖石樣品的質(zhì)量。如果樣品過(guò)重，工作人員可以充分應(yīng)用粉碎設(shè)備對(duì)巖石進(jìn)行粉碎處理，挑選出質(zhì)量合適的樣品進(jìn)行測(cè)量和分析。

4.2 對(duì)巖石開展定性測(cè)量

采礦企業(yè)要指派專業(yè)的人員嚴(yán)格按照試驗(yàn)流程和操作流程對(duì)樣品進(jìn)行初期加工，進(jìn)而提高地質(zhì)巖石礦物的測(cè)量精確性，之后還要開展定性分析和定量分析，測(cè)試研究過(guò)程中要對(duì)每一次得出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)記錄，并從中找出精確性最高的測(cè)試結(jié)果作為主要參考依據(jù)。工作人員要充分分析和了解元素光譜圖，在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行充分應(yīng)用，進(jìn)而對(duì)地質(zhì)巖石礦物進(jìn)行科學(xué)的測(cè)量和分析，這樣不僅能讓工作人員充分掌握巖石樣本的特性和品質(zhì)，還能對(duì)巖石礦物樣本內(nèi)部的各種元素成分及含量進(jìn)行充分了解，為后期各個(gè)方面工作的正常開展奠定良好的基礎(chǔ)。另外，工作人員還要根據(jù)巖石礦物樣本內(nèi)部元素含量對(duì)測(cè)量策略進(jìn)行合理的選擇，還要對(duì)巖石礦物各方面特點(diǎn)進(jìn)行充分分析，這樣才可以將巖石礦物樣本的深入保護(hù)工作落到實(shí)處。

4.3 選擇合理的檢測(cè)方法

測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與測(cè)量方法有緊密的聯(lián)系，因此，相關(guān)工作人員要高度重視測(cè)量方法的選擇，結(jié)合實(shí)際情況制定合理的巖石礦物測(cè)量方案。在實(shí)際開展測(cè)定工作之前，相關(guān)人員要充分考慮巖石礦物內(nèi)部元素的品種和含量，確保制定的測(cè)量方案與實(shí)際情況相符，進(jìn)一步提高測(cè)量方案的科學(xué)性和有效性。在此過(guò)程中，相關(guān)人員要合理應(yīng)用相關(guān)儀器和技術(shù)科學(xué)測(cè)定礦物元素，并將測(cè)定結(jié)果與礦物元素的實(shí)際含量進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而判斷測(cè)量方案的準(zhǔn)確性。此外，在測(cè)量過(guò)程中還會(huì)涉及一些要求比較高的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，工作人員要合理應(yīng)用質(zhì)量測(cè)定方案，嚴(yán)格控制測(cè)量誤差，提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.4 根據(jù)測(cè)定結(jié)果確定研究方案

在地質(zhì)巖石礦物分析測(cè)試工作中，研究方案的制定是非常重要且復(fù)雜的環(huán)節(jié)。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，往往出現(xiàn)不同分離策略的協(xié)同與配合，要求工作人員具有扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)基礎(chǔ)和豐富的操作經(jīng)驗(yàn)。在確定研究方案的過(guò)程中，工作人員應(yīng)考慮地質(zhì)巖石礦物的具體分析測(cè)試策略與技術(shù)，并且在具體操作時(shí)針對(duì)全分析與簡(jiǎn)分析的進(jìn)程，盡可能選用具有較強(qiáng)綜合性與系統(tǒng)性的研究方案。具體而言，在分析地質(zhì)巖石礦物樣品后，可以按照特定順序?qū)⑷芤撼槿〕鰜?lái)，并按照規(guī)定流程實(shí)施分組測(cè)定，這一過(guò)程要用到化學(xué)法和專業(yè)的儀器設(shè)備。

4.5 核查分析結(jié)果

地質(zhì)巖石礦物的分析與測(cè)定結(jié)果能反映礦物的整體價(jià)值，并且能有效指導(dǎo)未來(lái)地質(zhì)找礦工作、礦山采掘價(jià)值判斷、礦山存儲(chǔ)量確定等工作的開展。因此，確保分析測(cè)定結(jié)果的可靠性與精準(zhǔn)性尤為重要，落實(shí)結(jié)果的核查工作不可忽視。對(duì)分析結(jié)果的核查主要包括兩方面：（1）找出分析測(cè)試過(guò)程中的不足；（2）詳細(xì)分析與核查測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證分析測(cè)試工作的質(zhì)量。明確研究方案后，工作人員務(wù)必根據(jù)相應(yīng)規(guī)程分析與核查結(jié)果，確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如果在核查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)結(jié)果不達(dá)標(biāo)，必須禁止將礦物運(yùn)用于地質(zhì)巖石礦物成分分析以及地質(zhì)部門工作中。

5 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)巖石礦物測(cè)試技術(shù)對(duì)采礦行業(yè)的發(fā)展有重要作用，相關(guān)管理人員要對(duì)該技術(shù)予以高度重視，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行充分應(yīng)用，最大限度地發(fā)揮該技術(shù)的作用。另外，工作人員也要提高自身的專業(yè)素質(zhì)和知識(shí)水平，嚴(yán)格按照流程開展測(cè)量工作。