现代分析测试技术(XRF在地学中的应用)

《现代分析测试技术(XRF在地学中的应用)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、X射线衍射技术在地学中的应用长安大学摘要：X射线衍射技术是现代分析测试物质组成和结构的基础手段之一，多种学科中都广泛应用，在地质学领域中的应用同样占重要地位。本文综述了X射线衍射技术在岩石学、矿物学、矿床学、煤田、石油天然气、构造地质、地质灾害、宝石学以及与地质学相关的学科研究中的应用。作为一种高效、准确、无损样品的测试分析手段X射线衍射技术在地质学中的应用领域将会不断扩展，发挥越来越重要的作用。关键词：X射线衍射地质学应用引言1895年，德国维尔茨堡大学校长兼物理研究所所长伦琴教授在研究阴极射线时意外发现X射线[1]；1912年德国物理学家劳厄

2、（vonLaueM）发现了X射线通过晶体时产生衍射现象[2]，证明了X射线的波动性和晶体内部结构的周期性，并获得了劳厄晶体衍射公式；随后，小布拉格(BraggWL)推导出著名的布拉格方程。此后100余年间，作为19世纪末20世纪初物理学的三大发现之一，X射线的新理论和新应用不断产生，飞速发展。劳厄的衍射理论与实验证明了X射线具有波动特性，是波长为几十到几百皮米的电磁波，并具有衍射的能力[3,4]。在基础理论和科学技术的支持下，X射线衍射技术在物质定性和物相组成等方面的探测已经成为现代分析测试技术的基础组成部分，在材料、药物、金属、生物等领域的科学

3、研究中均占有重要地位。同样，X射线衍射在地质学领域中的应用也十分普遍。1.基本原理和分析方法简介X射线是一种电磁辐射，波长（0.01—100埃，常用的为0.5—2.5埃）与物质晶体的原子间距（1埃）数量级相同。利用晶体作为X射线的天然衍射光栅，当X射线入射时晶体原子的核外电子产生相干波彼此发生干涉，当发生波的加强就称之为衍射[5]。晶体结构决定了X射线的衍射方向，通过测定衍射方向可以得到晶体的点阵结构、晶胞大小和形状等信息。地质学中的X射线衍射分析就是通过这个原理确定样品物质的组成和结构等（图1）。图1X射线衍射分析工作原理图一般的X射线衍射分析

4、方法有：a.劳厄法：连续X射线照射固定的单晶体，用照相底片记录衍射斑点；b.转晶法：单色X射线照射转动的单晶体，用照相底片记录平行分布的衍射斑点；c.粉末法：准直的单色X射线照射多晶粉末样品，圆筒状底片记录衍射斑点；d.衍射仪法：用各种辐射探测器和辐射测量控制电路记录衍射信号。前两种为单晶体研究，后两者为多晶体研究。其中，衍射仪法（XRD）为现代最主要和应用最广泛的X射线衍射分析方法[6]。2.地质学中的应用随着地质学研究的更深入、更具体，传统的地质调查已经不能满足当下的研究需求，精确度更高、准确度更强、灵敏度更好的现代测试分析技术在地学研究工作

5、中的重要性越来越突出。作为一种实用性好、适用范围广、测试分析成本相对低的基础测试方法，X射线衍射分析已经成为一种必不可少的手段，应用在地学领域的各方各面（表1）。表1X射线衍射分析在地质学中的应用领域应用岩石学岩矿鉴定提供岩石演化证据层位划分提供依据岩组学研究类质同象和同质多象多型研究岩石成因研究矿物学粘土矿物研究矿物结构分析矿物习性分析矿床学矿石矿物赋存状态研究提供找矿线索分析有害组分煤和油气有机化学结构分析原油降凝降粘过程研究天然气水化合物结构类型及转化规律构造学断裂形成过程研究地质灾害滑坡滑带粘土研究宝石学宝石的成因研究宝石的鉴定其他交叉学

6、科冶金学材料学医药学2.1岩石学中的应用：岩矿鉴定：传统的岩矿鉴定方法通常采用薄片显微镜下鉴定，但鉴定结果容易受到薄片本身切片方向和矿物光性特征，以及鉴定者的水平和经验的影响，只能定性的给出结论。许乃岑等[7]（2015）对比了多种测试分析方法在玄武岩岩矿鉴定中的应用（图2），选用女山玄武岩（未经蚀变）和团山玄武岩（经过蚀变）两组样品，未经蚀变玄武岩样品的显微镜分析和X射线衍射分析结果一致，而对蚀变玄武岩显微镜下分析的斜长石和蚀变矿物绿泥石，经X射线衍射分析应当为微斜长石和蒙脱石，由此看来X射线衍射分析在区分细小蚀变矿物和对造岩矿物准确定量方面更

7、具有优势。提供岩石演化证据：冯涛等[8]（2008）用X射线衍射仪粉末法对武广客运专线韶关至花都段岭牌隧道工点的钻孔花岗岩进行半定性半定量分析，得出花岗岩物相含量与风化程度之间的变化关系。层位划分：细粒沉积岩成分复杂、结构微观，在岩石类型判定和层位划分时据有一定困难性。鄢继华等[9]（2015）对沧东凹陷孔二段细粒沉积岩进行X射线衍射分析，对比矿物组成得到细粒沉积岩纵向分布规律，很好的解决了这一困难。其实早在1993年曲高生[10]在碳酸盐沉积地质学研究中已经使用该方法对西沙群岛深航岛地区当时颇有争议的第四系地界确定提供了定量分析依据，结果与野外

8、宏观地质特征、地球化学特征等对地层划分结果及其变化趋势几乎完全一致。除了上述应用，X射线衍射分析还应用于岩组学研究、矿物的类质同象和同质