一种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法技术

本发明专利技术提出一种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法,包括对对矿物组成不均一的单颗粒样品进行处理、对同源样品进行处理、获得矿物相组成、获得各矿物的主量元素特征与计算整体主量元素五个步骤，该种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法通过结合电子计算机断层扫描技术来无损确定某一微小且内部矿物组成不均一样品的主量元素特征，而无需对样品进行粉碎处理，且将CT技术、电子探针技术和XRD技术的优势结合，能够无损的确定微小单颗粒样品的主量元素特征，适用于微小质量的样品，如月壤中的玄武岩岩屑，珍贵陨石中的某一部分岩屑进行无损的主量元素确定。进行无损的主量元素确定。进行无损的主量元素确定。

【技术实现步骤摘要】
一种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法


[0001]本专利技术涉及地球化学
，尤其涉及一种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法。

技术介绍

[0002]现有的测定样品主量元素的手段主要有电子探针（Electron probe micro
‑
analyzer，EPMA）、X射线荧光光谱分析（X
‑
ray Fluorescence Spectrometer,XRF）和能量色散光谱仪（Energy
‑
Dispersive X
‑
Ray Spectroscopy，EDS）分析技术，电子探针技术需要将样品进行制靶处理后抛光镀碳，随后可以通过激发X射线来判断物体的成分，该结果通常来说都很精确，检出线低，但是会破坏样品，且通过EPMA来获取样品的主量元素，将受到样品内部矿物在空间分布异质性的显著影响，在同一样品的不同切面将获得样品不同的主量元素特征；X射线荧光光谱分析技术（XRF）能够无损的识别样品的主量元素，但是检出线高，精度较差，测量的结果主要受样品表面的主量元素分布控制而并非代表样品整体的主量元素特征，且需单颗粒样品质量足够大（克级），需要研磨的样品粉末足够均匀来代表全岩的组分，否则将导致粉末间的不均一，以至于同一样品的粉末所得到主量元素分析结果不同；EDS能谱分析技术，通常和扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）结合，能快速识别矿物，但同样需要制作样品靶，破坏样品且测量的主量元素受样品切面的主量元素分布控制，与EPMA的缺陷类似，同时，目前获得样品主量元素的方式存在必须破坏原样品、质量要求高（克级）、不考虑样品内部矿物分布不均匀等缺陷，因此本专利技术提出一种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术的目的在于提出一种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法，该种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法通过结合电子计算机断层扫描技术（CT）来无损确定某一微小（<1mg）且内部矿物组成不均一（单颗粒）样品的主量元素特征，而无需对样品进行粉碎处理，来解决现有技术中存在的问题。
[0004]为实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法，包括以下步骤：步骤一、对矿物组成不均一的单颗粒样品进行处理将单颗粒样品用导电胶带固定在试管表面，然后进行CT扫描，得到该样品的三维灰度图，再根据该样品内部矿物的结构来进行三维图像的灰度拆分和识别，获得该样品中各矿物的体积；步骤二、对同源样品进行处理对与步骤一中单颗粒样品同源或同区域的其他样品开展岩相学工作，给出同源或同区域的其他样品的矿物相组成和各矿物的主量元素特征；步骤三、获得矿物相组成
对步骤二中同源或同区域的其他样品选取其粉末样品，并对该粉末样品进行彻底搅拌，然后使用石英玻璃片将样品刮到平坦表面上，再使用XRD进行分析，继而得到步骤二中同源或同区域的其他样品的矿物相组成；步骤四、获得各矿物的主量元素特征对步骤二中同源或同区域的其他样品进行EPMA分析，使用配备有能量色散光谱仪的EPMA测定选定样品的各矿物的主量元素特征；步骤五、计算整体主量元素将通过CT扫描获得的体积结合通过与样品同源或同区域的其他部分获得的密度，可计算得到不同部分矿物的质量M
mineral
和样品的总质量M
total
，基于矿物的质量和矿物主量元素的含量Element
mineral
（wt%），再计算不同矿物所含的各主量元素的质量M
mineral
‑
element
，并重新计算样品中各主量元素质量的总和M
element total
，再重新计算样品中各主量元素在整个样品中的占比Element
total
（wt%）。
[0005]进一步改进在于：所述步骤一中，统计同一灰度单元的体积，用同一灰度单元的体积来代表各个矿物的体积V
mineral
。
[0006]进一步改进在于：所述步骤二中，为了排出异常值的干扰，由各主量元素的算术平均值来代表各矿物的主量元素，用占比最高的矿物相来代表矿物类别。
[0007]进一步改进在于：所述步骤三中，每次测量后，重新搅拌样品，再重新将其使用石英玻璃片将样品刮到平坦表面上，使用XRD重新分析，对于每个样品，使用XRD分析需重复10
‑
20次。
[0008]进一步改进在于：所述步骤四中，在15kV的加速电压和10nA的电子束电流下对矿物进行分析，光斑直径为5μm，每个元素的峰计数时间为20s，背景时间为10s。
[0009]进一步改进在于：所述步骤五中，不同部分矿物的质量M
mineral
计算公式如下：式中，ρ
mineral
为矿物密度，V
mineral
为矿物体积。
[0010]进一步改进在于：所述步骤五中，样品的总质量M
total
计算公式如下：式中，M
mineral
为不同部分矿物的质量。
[0011]进一步改进在于：所述步骤五中，不同矿物所含的各主量元素的质量M
mineral
‑
element
计算公式如下：式中，Element
mineral
（wt%）为基于矿物的质量和矿物主量元素的含量。
[0012]进一步改进在于：所述步骤五中，样品中各主量元素质量的总和M
element total
计算公式如下：式中，M
mineral
‑
element
为不同矿物所含的各主量元素的质量。
[0013]进一步改进在于：所述步骤五中，样品中主量元素在整个样品中的占比Element
total
（wt%）计算公式如下：
。
[0014]本专利技术的有益效果为：该种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法通过结合电子计算机断层扫描技术（CT）来无损确定某一微小（<1mg）且内部矿物组成不均一（单颗粒）样品的主量元素特征，而无需对样品进行粉碎处理，且将CT技术、电子探针技术和XRD技术的优势结合，能够无损的确定微小单颗粒样品的主量元素特征，适用于微小质量（<1mg）的样品，如月壤中的玄武岩岩屑，珍贵陨石（火星、月球陨石）中的某一部分岩屑进行无损的主量元素确定。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本专利技术的流程示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、对矿物组成不均一的单颗粒样品进行处理将单颗粒样品用导电胶带固定在试管表面，然后进行CT扫描，得到该样品的三维灰度图，再根据该样品内部矿物的结构来进行三维图像的灰度拆分和识别，获得该样品中各矿物的体积；步骤二、对同源样品进行处理对与步骤一中单颗粒样品同源或同区域的其他样品开展岩相学工作，给出同源或同区域的其他样品的矿物相组成和各矿物的主量元素特征；步骤三、获得矿物相组成对步骤二中同源或同区域的其他样品选取其粉末样品，并对该粉末样品进行彻底搅拌，然后使用石英玻璃片将样品刮到平坦表面上，再使用XRD进行分析，继而得到步骤二中同源或同区域的其他样品的矿物相组成；步骤四、获得各矿物的主量元素特征对步骤二中同源或同区域的其他样品进行EPMA分析，使用配备有能量色散光谱仪的EPMA测定选定样品的各矿物的主量元素特征；步骤五、计算整体主量元素将通过CT扫描获得的体积结合通过与样品同源或同区域的其他部分获得的密度，可计算得到不同部分矿物的质量M
mineral
和样品的总质量M
total
，基于矿物的质量和矿物主量元素的含量Element
mineral
（wt%），再计算不同矿物所含的各主量元素的质量M
mineral
‑
element
，并重新计算样品中各主量元素质量的总和M
element total
，再重新计算样品中各主量元素在整个样品中的占比Element
total
（wt%）。2.根据权利要求1所述的一种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法，其特征在于：所述步骤一中，统计同一灰度单元的体积，用同一灰度单元的体积来代表各个矿物的体积V
mineral
。3.根据权利要求1所述的一种确定矿物组成不均一样品主量元素的方法，其特征在于：所述步骤二中，为了排出异常值的干扰，由各主量元素的算术平均值来代表各矿物的主量元素，用占比最高的矿物相来代表矿物类别。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张徐航，张驰，苏菲，贺怀宇，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：