［ … ＸＲＤ粉晶衍射仪对天然岩石矿物成分含量测定的研究 张悦，马梦玲，张桂凤，刘二情，王艳凯，何丽 （河北省区域地质矿产调查研究所，河北廊坊０６５０００） 摘要：ＸＲＤ粉晶衍射仪在物质结构测定方面发挥着重要的作用，其被广泛应用于金属学、材料学、地质学、药物学、 化学等多个领域。本文对ＸＲＤ粉晶衍射仪的基本工作原理进行了简要的介绍，并对其在天然岩石矿物成分含量测定方 面的功能予以分析，最终能够得出ＸＲＤ粉晶衍射仪在天然岩石矿物成分含量测定方面具有非常强大的功能。在矿物学 领域具有非常广阔的应用前景。 关键词：ＸＤＲ粉晶衍射仪；天然岩石；矿物成分；含量测定 中图分类号：Ｐ５７５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—５０６５（２０１７）０２—０２０１—２ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｍｉｎｅｒａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＸＲＤ ｐｏｗｄｅｒ ｄｉ什ｒａｃｔｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＺＨＡＮＧ Ｙｕｅ，ＭＡ Ｍｅｎｇ—ｌｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｇｕｉ—ｆｅｎｇ，ＬＩＵ Ｅｒ—ｑｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｙａｎ—ｋａｉ，ＨＥ Ｌｉ （Ｈｅｂｅｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｕｒｖｅｙ，Ｌａｎｇｆａｎｇ ０６５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＸＲＤ ｄｉ衢ａｃｔｉｏｎ ｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ， ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ，ｇｅｏｌｏｇｙ，ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ，ｅｔｃ．．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＸＲＤ ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｒｏｃｋ ｍｉｎｅｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｆｉｎａｌｌｙ ａｂｌｅ ｔｏ ｄｒａｗ ＸＲＤ ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ ｈａｓ ｖｅｒｙ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｈａｓ ａ ｖｅｒｙ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌｏｇｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＸＤＲ ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ；ｎａｔｕｒａｌ ｓｔｏｎｅ；ｍｉｎｅｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｅｎｔ 天然岩石的构成成分复杂多样，利用先进的仪器对其成 中，检测器对接收的衍射线进行检测分析，将检测结果转换 分、结构与性质等要素进行分析是矿物学、岩石学研究的主 成电信号，通过先进的计算机技术的处理变为可见的数字信 要内容。ＸＲＤ粉晶衍射仪是一种比较先进的用于矿物岩石 息。在实际的操作过程中，样品台与检测样品按照相应的步 定性与定量分析的设备，近些年来，随着该项技术的不断发 径与速度转过角度０（掠射角），检测器也随之转过衍射角 展。ＸＲＤ粉晶衍射仪在矿物、岩石研究中的应用领域也不 ２ ０（２倍于掠射角），此种驱动的方式也被叫做０—２ ０方式。 断扩大，比如矿物岩石专家运用ＸＤＲ粉晶衍射仪研究矿物 结晶的过程与相转变，研究矿物表面物相，研究矿物的缺陷， ２ ＸＲＤ粉晶衍射仪物相分析方法 研究矿物晶体结构等方面…。 通常情况下，天然岩石的矿物成分是多种多样的，岩石 学研究的一个重要方面就是对岩石的矿物成分进行测定，所 １ ＸＲＤ粉晶衍射仪 以对矿物进行定性分析是粉晶ＸＲＤ在矿物岩石学研究中的 ＸＲＤ粉晶衍射仪的技术基础是布拉格实验装置，在此 重要功能。除此之外，因为天然岩石在成分构成、形成条件 基础上吸纳了机械和电子等方面的技术得以成型。ＸＲＤ粉 等方面存在较多差异，使用普通的方法很难辨别其中的差 晶衍射仪主要包括ＸＲＤ发生器（即Ｘ射线衍射发生器）、测 别，利用ＸＲＤ粉晶衍射仪对相关要素进行检测，能够快速 角仪、辐射探测器与辐射探测电路等四个部分构成，通过Ｘ 准确的得到期望中的结果。随着矿物ＸＲＤ粉晶衍射数据库 射线对多晶体样本进行照射，利用辐射探测器对衍射信息 的不断完善与信息技术的不断进步，利用ｘ射线衍射技术对 进行记录的设备。随着电子信息技术的不断发展，新型的 矿物进行定性分析已经非常容易了，而大功率Ｘ射线源的出 ＸＲＤ粉晶衍射仪已经具备了先进的计算机软件操作系统， 现更使得对微量矿物的检测成为可能。除此之外，ＸＲＤ粉 使用起来更加便捷，操作的精准度也大大提升。 晶衍射仪法还能够用于矿物的定量相分析中，然而由于定量 ＸＲＤ粉晶衍射仪同聚焦法的成像原理一致，然而其记 相分析对于实验的要求较高，且客观的岩石矿物样本较难获 录方式与相应的衍射方法却存在差异。ＸＲＤ粉晶衍射仪采 得。最终的分析结果差异较大，因此对于矿物的ＸＲＤ粉晶 用带有一定发散度的入射线，也使用同一圆周上的同弧圆周 衍射定量相分析的使用较少 ｌ。 角想等的聚焦原理，不同之处在于其聚焦圆半径随着２ ０的 矿物晶体的Ｘ射线衍射图像从本质上来看属于晶体微 变化而产生相应的变动。ＸＲＤ粉晶衍射仪的工作原理如下 观结构的一种十分精细的转化。所有的晶体结构都与其ｘ射 所示：通过一个高压发射器产生一个设定好的高压至ｘ射线 线衍射图存在着某种精妙的联系。之所以能够检测矿物岩石 管的两极，阴极产生的阴极电子流触碰到阳极就会产生ｘ射 中某种物质的存在，是因为该物质的ｘ射线衍射图谱并不会 线，产生的ｘ射线通过梭拉狭缝Ｓ１，经发散狭缝ＦＳ直接照 由于其他物质的存在而发生显著的变化，因此ｘ射线衍射物 射至岩石样品表面，衍射线分别通过散射狭缝Ｊｓ、梭拉狭缝 相分析得以成立［３】。通过对某些单项物质的衍射图谱样本进 ｓ２、接收狭缝ＦＳＳ，然后至石墨单色器，最终被收入检测器 行整理，建立一个单项物质衍射图谱样本库，通过对检测样 本的ｘ射线衍射样本进行检测，将得到的最终检测结果与单 收稿日期：２０１ ７－０１ 项物质衍射图谱样本库中的图谱样本进行比对分析，就能够 作者简介：张悦，女，生于１９９０年，河北保定人，本科，助理工程师，研 确定岩石矿物物质的组成相。多晶体物质的结构与构成元素 究方向：岩石、矿物鉴定。 存在较大差异，其衍射图谱也会呈现出明显得不同。单个物 ２０１７年１月下世界有色金属２０１ ｒ－安全生产与绿色能源 二＝】．＿ｄｆｅｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｗｌ ｌｄｌｌｄ ｙｒｅｅ￣ ｉｅｒｇｕ 相具有自己独特的衍射图谱，衍射图谱存在差异则说明物相 最终的测定结果如下：对该地区一期与二期矿样样本进 不同，如果样本中存在多种物相，其衍射图谱即是其中各个 行ＸＲＤ射线衍射定性分析，该地区一期矿物样本中所含矿物 物相衍射图谱叠加而成的符合衍射图谱，通过衍射图谱能够 成分主要包括石英、绿泥石、滑石、高岭石、针铁矿、含金属 测算出面间距的ｄ值与强度１值。 铬绿泥石等；该地区二期矿物样本中所含矿物成分主要包括 在物相的ｘ射线衍射图谱中，各条衍射线的２ ０角度位 石英、滑石、绿泥石、高岭石、黄铁矿等。对该地区一期与二 置与衍射强度会伴随着所使用的Ｋ （辐射博长度）的变化而 期矿样样本进行定量分析，按照各类物质的衍射图谱的最强 出现相应的变动。所以直接采用衍射图谱进行对比分析操作 起来比较困难。所以一般情况下都是把衍射线的２ ０根据布 拉格定律２ｄｓｉｎ２ ０＝ 转换为ｄ值，ｄ的值和相应的晶面指 峰的高度或面积计算其在矿物样本中的含量占比，最终得出 该地区一期矿样样本中各类物质的含量为：石英占５６．４８％， 绿泥石占１１．２３％，滑石占１２．３５％，高岭石占６．７９％，针铁 数ｈｋｌ则通过已知晶体结构的标准数据进行有机关联。强度 ｌ亦无需通过强度公式进行计算，而是通过合理的转换将其 用百分强度代替，也就是衍射谱线中最强线的强度用ｌ 代替 矿占７．３６％，其他物质占５．７９％；该地区二期矿样样本中备 类物质的含量为：石英占４９．３７％，滑石占２４．４６％，针铁石 占１３．４５％，高岭石占４．２２％，绿泥石占３，４４％，其他物质占 ５．０６％。最终结果表明，该地区一期与二期矿物样本的主要构 成成分为石英和氧化矿物，两种样本在成分组成方面差别不 大，但是在各类物质的含量方面存在着一定的差异。 （１１＝１００），另外的线条强度就是１／１ ×１００，如此ｄ值与ｌ ／ ｌ ｘ １００就成了定性相分析中两个比较常用的参数。 ３ ＸＲＤ粉晶衍射仪在天然岩石矿物成分含■测定中 的具体应用 ４结语 在下述研究中，笔者选用了某地区金矿一期与二期金 矿样本作为研究的标本，对其进行了ｘ射线衍射分析。该 地区一期与二期的矿样皆为灰褐色砂状矿样，主要成分为 ＸＲＤ粉晶衍射仪在对天然岩石的物相定性分析与定量 分析过程中发挥着重要的作用，尽管对于矿物的定量分析方 面还存在一定的局限性，但是对于矿物学研究来说，其功能 氧化物。在检测的过程中，使用由德国布鲁克公司生产的 过程中，根据矿样的外表形态与颜色特征挑选矿样样本，务 必筛选出每种单矿物的样本，然后对单矿物样本进行ＸＲＤ 射线衍射分析，获得每种单矿物样本的衍射图谱。再对水析 已经足够了，无论是当前还是今后一段时期，ＸＲＤ粉晶衍 Ｂｒｕｋｅｒ－Ｄ８一ＸＲＤ粉晶衍射仪。在进行ｘ射线衍射分析的 射仪在矿物学研究方面的作用仍旧是无可替代的。四 ｆｌ】 肖平．鄂尔多斯盆地白垩系方沸石的矿物学研究［Ｄｊ 中图地质大 学，２０１４． 细部分的矿样样本进行ＸＲＤ射线衍射分析，获得水析部分 矿样样本的衍射图谱。再对平均矿样样本进行比对分析，获 得平均矿样样本的衍射图谱。 （上接２００页） ４．１．２地质特征 ［２］ 李成祥．江西广丰黑滑石 物学研究［Ｄ】．南京大学，２０１６． 【３】 李晶．中圈典型产－地软玉的宝石学矿物学特征及对良渚占玉器产：地的指 示【Ｄ】．中国地质大学，２０１６． 中石英脉发育，石英脉中见强褐铁矿化、赭石化。 唐巴勒孜金矿化点 交通位置：该矿化点位于调查区南西部，即唐巴勒孜北 该矿点所处地层为下石炭统姜巴斯套组第一段（Ｃ，Ｊ ） 中，岩性主要为粉砂岩以及少量薄层状黑云片岩。粉砂岩， 金矿点南西方位约２ｋｍ处，区内可通行汽车，简易道路与公 路相连，交通较为便利。 灰黑色，粉砂质结构，层状构造，岩石由长石、石英等物质 组成，岩石片理化发育较强，较为破碎。黑云片岩，黄褐色， 地质特征：该矿点所处地层为下石炭统姜巴斯套组第 鳞片粒状结构，呈薄层状断续出现，裂隙较为发育，与粉砂 二段（ｃ ｊ ）中，岩性主要为粉砂岩。粉砂岩，灰黑色，粉砂质 岩呈角度不整合接触。 结构，层状构造，岩石由长石、石英等物质组成，岩石片理 ４．Ｉ．３矿（化）体特征 化发育较强，较为破碎。 矿（化）体特征：唐巴勒孜金矿区，通过探槽工程共圈 定１条金矿化体，长约４５米，宽约１．２０米，金矿化体品位为 ０．３４ｇ／ｔ，走向近１１０。，赋矿岩性为粉砂岩，岩石蚀变主要 见强褐铁矿化、硅化，局部见孔雀石化、赭石化。 通过对该矿点实施槽探工程，共圈定了６条金矿体，矿 体长度在１２０～３００米之间，宽度在１．Ｏ０～１．３０米，平均 品位在１．２７～３．２４ｇ／ｔ，圈定矿化体５条，长约５０～７３０米， 宽约０．９０～３．６０米，矿化体品位为０．１１～０．７４ｇ／ｔ，矿体、 矿化体走向近１２０。。 ６结语 ５矿床成因类型 矿区的地质调查为后续的开采工作奠定基础。通过对矿 ａ．成因特征 区的背景，地质状况，分布以及矿产状况对青河县克孜 矿体呈脉状产于蚀变破碎岩中（韧性剪切带）。金矿化 勒库都克金矿地质特征进行了研究，总结出了该地区主要金 与蚀变岩关系密切，矿体明显受断裂构造的控制。产状较陡。 矿的地质特征，为开采工作提供了较为详尽的基础。四 围岩蚀变发育，金矿化与硅化、褐铁矿化、赭石化关系 密切，金矿热液活动为多期次。 ｂ．找矿标志 地层标志：下石炭统姜巴斯套组第二段（Ｃ，ｊ ），是本矿 点富矿层位，地表以强蚀变的粉砂岩为标志，且蚀变破碎带 … 张天池等．青河县大青格里河西银金矿地质特征【ＪＪ．西部探矿工 程，２０１３（８）：１２０ ｔ２２． ｆ２】 祁小芮．青河县塔勒穗地区金矿地质特征硬找矽远景分析［Ｊ］． 有色金属，２Ｏｌ３（３）：１００ １０２． ２０２世界有色金属２０１７年１月下
