将X粉晶衍射法、电子探针分析与岩矿鉴定法应用于矿物分析

何 丽，徐 翠，修 迪，王明明，田 颖

（河北省区域地质矿产调查研究所，河北 廊坊 065000）

将X粉晶衍射法、电子探针分析与岩矿鉴定法应用于矿物分析

何 丽，徐 翠，修 迪，王明明，田 颖

（河北省区域地质矿产调查研究所，河北 廊坊 065000）

岩矿鉴定在地质调查及研究中具有不可代替的重要作用，随着社会的发展，大型仪器例如X射线粉晶衍射仪、电子探针也广泛运用于岩石矿物的测试和分析，本文将通过分析岩矿鉴定法、X射线粉晶衍射法、电子探针分析3种矿物鉴定方法的优劣势，为地质工作者如何根据自己的研究需要合理正确运用这3种鉴定方法提供参考，最终采取更为经济、有效的测试手段从而获得更加精准的测试结果。

岩矿鉴定；岩石矿物；X射线粉晶衍射；电子探针

岩石是天然产出的，具有一定结构、构造的矿物集合体（少数岩石可能为玻璃或胶体、生物遗骸组成）。矿物由各种元素组成，是自然产出的且内部质点（原子、离子）排列有序的均匀固体，其化学成分均可用化学式表达。由于化学成分与内部结构的不同，不同矿物具有不同的性质和特征，矿物形态、光学特征、力学性质等都各不相同。通过对矿物的研究，可以延伸研究岩石的结构、构造、分类、成因及演变，对于了解地壳、地幔以及其它星球的物质组成、起源、发展等都有一定的指导意义。鉴定岩石矿物的方法包括岩矿鉴定法、X射线粉晶衍射法、电子探针分析等，他们将从不同方面为地质工作者提供重要信息。

1 岩矿鉴定法

岩矿鉴定又被称为岩石矿物鉴定，是传统的鉴定方法之一，是一直沿用至今且无法取代的一种鉴定方法。他是将岩石磨制呈薄片或者光片，通过偏、反光显微镜，测定矿物的晶形、大小、光性等光性特征，根据镜下结构构造及结合手标本特征，为岩石定名的鉴定手段。

对于当前区调工作，岩石矿物光薄片鉴定是最快速、直观、实用的分析鉴定手段，他既能显示岩石的矿物组成成分，又能显示矿物间的共生、反应、演化等诸多关系，为岩石成因提供依据。根据岩石矿物组合及结构构造给岩石定名，为剖面填图及测制提供依据；根据岩石矿物结构构造及矿物包裹关系等为矿物的形成环境、岩石形成成因及历史等提供信息；根据蚀变矿化信息为地质找矿提供证据；根据镜下确定的化石生物特征为进一步化石鉴定、古生态环境等提供依据；根据偏光镜下的显微构造特征为研究岩石各类构造提供微观资料；根据岩石孔隙度的观察和鉴定为找油气资源提供资料。

但是，岩矿鉴定自身存在一定的局限性：岩矿鉴定结果因为鉴定人员的个体差异性在矿物含量及定名存在一定的差异；鉴定半晶质、显微隐晶质矿物在岩石定名存在差异。如板岩、千枚岩中由于砂屑矿物粒度细小、碳酸盐矿物光性特征相似等，镜下完全准确区分困难；对于部分矿物亚类，由于矿物镜下晶形、轴性、颜色等极其相似不易区分，如一些长石亚类、角闪石亚类、橄榄石亚类等；无法对矿物晶体进行同质多像及类质同像分析；对于稀有矿物或新矿物的鉴定显得力不从心等。

2 X射线粉晶衍射法

自1895年伦琴发现X射线以来，利用X射线分辨物质已经为大家提供了大量的物质晶体结构的信息。X射线粉晶衍射分析也渗透到多个领域，尤其在岩石、矿物、矿床、石油、地球化学、古生物等学科得到了广泛应用。衍射仪由4个基本部分组成，即X射线发生器、辐射探测器、测角仪及辐射探测电路，是用X射线照射多晶体样品并由辐射探测器记录衍射信息的实验装置。X射线衍射技术从发明后就被用于矿物及岩石的研究，对矿物的定性分析、定量分析应用广泛，其提供的数据对分析矿物成因、造岩作用及岩石矿物的研究都起着重要作用。矿物的X射线物相分析包括定性相分析及定量相分析。前者是用粉晶X射线衍射数据来对岩石样品内组成的矿物进行检测，特别是对含量较少的矿物，得出该样品内矿物组成成分，因此该分析是X射线粉晶衍射在矿物岩石学研究上最主要的应用方向，而且对于矿物晶体进行同质多像及类质同像能够进行有效的分析；后者区别于化学分析方法在于：化学分析只能得出样品中各种化学元素的含量，而X射线粉晶衍射定量相分析能够得出各种矿物成分的相对含量，尤其对于含有相同元素组合、成分不同的样品，使用该方法是一种更为有效的测试手段。X射线粉晶衍射做定量分析的基础是：每种矿物都有其特征的衍射图谱，并且衍射强度与其含量呈正比，每种矿物成分的衍射图谱与其他矿物成分的存在无关，获得最后的图谱是样品中各个矿物成分的衍射图谱的组合，通过定量软件分析便可得到各种矿物成分的含量。虽然我们选用的无标样相定量分析方法来解决地质样品的精度不高，但是足以满足地质研究的要求。另外，X射线衍射还比较实用于结晶颗粒粗大，成分较为纯净的矿物进行测试，根据待测矿物的特征峰精确确定矿物成分，并能叫准确测出矿物内部所含杂质成分。

X射线粉晶衍射法存在的一些不足：对于含量极少的矿物，由于特征峰不明显可能会被忽略而无法分析出来；尽管可以对岩石矿物进行定性及定量分析，获得组成岩石的矿物成分及相对含量，由于缺乏岩石结构构造，因此无法准确给岩石定名。

3 电子探针分析

电子探针分析是通过研究矿物的化学成分，根据矿物化学式来识别矿物的一种分析方法。它的基本原理是由电子枪发射出电子束，一般以10 ～ 30 kV的加速电压给与很高的能量，而后通过电磁透镜将其聚焦为直径＜1 μm的微束作为激发源轰击试样待分析区，在试样表面几个立方微米范围内产生特征的X射线、连续X射线、背散射电子、二次电子、阴极发光、俄歇电子等，根据莫塞莱定律，测定试样特征X射线的波长及强度，即可确定试样中含有的元素种类、含量，对矿物做定性分析、定量分析，根据电子束照射样品的位置还包括点分析、线分析、面分析。电子探针分析也可分为能谱分析、波谱分析两部分，由于能谱分析具有对样品损伤小、速度快、结果直观、操作方便等特点，但其分辨率相对于波谱差，测试的准确性也较差，因此能谱主要用于对矿物做定性、半定量分析；波谱分析相对于能谱分析其分辨率高，虽然速度较慢，但测试准确度高，可以对样品做定性及定量分析。

在岩石矿物的鉴定方面，电子探针一边观察一边分析并准确的测定出微米级颗粒的化学成分，计算出矿物的化学式，在不破坏样品的条件下，区分特征相似的矿物或者细小的难以解离的矿物，所以电子探针分析多被用于常见矿物鉴定，也用于鉴别许多难以分辨的矿物。此外，电子探针分析对于新矿物的发现、系列矿物的分析研究等均发挥了重要作用。

电子探针分析存在的一些不足：对于分子式相同的矿物无法准确确定矿物成分，如蓝晶石（Al2［SiO4］O，三斜晶系），红柱石（AlAl［SiO4］O，斜方晶系）等，要通过岩矿鉴定或X射线粉晶衍射进行确定；对于隐晶质等粒度细小的矿物，由于空间分辨率的影响电子探针还不能准确测定；另外，电子探针分析对于K、Na等元素的计数率稳定性差，使得其在测定造岩矿物时，分析误差很大。

4 结 语

对于大多数区调地质工作者而言，利用岩石岩矿鉴定法可以获得岩石的结构、构造、矿物形态、颜色、颗粒大小及主要矿物含量，可以判定岩石是属于沉积岩、岩浆岩还是变质岩等基础地质信息。若要将岩石进行更为准确的岩石定名及对矿物进行深入研究，那么必须结合X射线粉晶衍射法和电子探针分析，

从而获得更为精确、有用的信息。

［1］ 张洁，李林庆.岩矿鉴定实用手册［M］.北京：地质出版社.2016.1-69.

［2］ 于吉顺，累欣荣.矿物X射线粉晶鉴定手册（图谱）［M］.武汉：华中科技大学出版社，2011.

［3］ 周剑雄，毛水.电子探针分析［M］.北京：地质出版社，1988.

［4］ 毛水和.电子探针分析技术的新进展及其应用［J］.岩矿测试，1992，（1-2）.101-108.

［5］ 时伟.X射线单晶衍射与粉晶衍射在矿物分析中的对比［J］，现代矿业，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

何丽（1984-），女，四川遂宁人，工程师，研究方向：岩矿测试，手机：13303165270，E-mail：hlykll1984@163.com.