一种基于热红外波谱的石榴子石稀土元素含量的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于热红外波谱的石榴子石稀土元素含量的确定方法，包括以下步骤：测定一系列石榴子石的稀土元素含量值m；获取相应石榴子石在10μm～14μm之间的热红外波谱图，基线校正；以所述热红外波谱图的基线为底边，获取所述热红外波谱图中出现的第一个反射峰的起点到终点和所述底边之间的闭合面积值n；建立m

【技术实现步骤摘要】
一种基于热红外波谱的石榴子石稀土元素含量的确定方法


[0001]本专利技术涉及矿石检测
，具体涉及一种基于热红外波谱的石榴子石稀土元素含量的确定方法。

技术介绍

[0002]石榴子石是一种常见的等轴晶系岛状结构硅酸盐矿物，由于其晶体与石榴籽的形状及颜色非常相似而得名。化学通式为X3Y2(SiO4)3，其中，X代表二价阳离子，主要有镁、铁、锰和钙等；Y代表三价阳离子，主要有铝、铁、铬、钛等。石榴子石的晶体结构中硅与氧原子形成硅氧四面体，硅氧四面体和三价阳离子直接相连形成了十二面体，而二价阳离子在配位体空隙中填充，并与硅氧四面体中的两个氧原子形成十二面体，二价阳离子位于十二面体X位置，三价阳离子位于八面体Y位置。石榴子石一般晶形较好，常呈菱形十二面体及四角三八面体，无解理，断口呈参差状，光泽为玻璃至金刚光泽，半透明，摩氏硬度高(6.5～7.5)，密度大(3.1～4.3g/cm3)，熔点高(1180～1200℃)，集合体呈致密块状或粒状。
[0003]稀土元素(REE)是化学元素周期表中的镧系元素—镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)以及与镧系的15个元素密切相关的元素—钇(Y)和钪(Sc)。石榴子石广泛存在于矽卡岩矿化体系中，热液石榴子石记录了流体
‑
岩石相互作用的过程，其中的稀土元素和微量元素特征可以指示热液体系的水岩条件，Y与REE具有非常相似的地球化学行为，前人研究认为Y与REE总量有明显的正相关性，表明石榴子石是在平衡条件下形成的，不存在流体的混合，可能是在一个相对封闭的系统中形成，而Y与REE总量缺乏正相关性表明石榴子石是在非平衡条件下结晶，可能存在不同流体的混合，成分变化较大；强烈的水岩反应(或者是大规模的渗透交代作用)倾向于增加矽卡岩的稀土总量，而水岩反应的加剧与氧逸度的升高是导致某些金属(锡等)沉淀富集的重要原因。因此，快速测定石榴子石中REE的含量对于成矿机制的研究具有重要意义。

技术实现思路

[0004]基于以上背景，本专利技术的主要目的在于提供一种新的基于热红外波谱的石榴子石稀土元素含量的快速确定方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于热红外波谱的石榴子石稀土元素含量的确定方法，包括以下步骤：
[0007]1)测定一系列石榴子石的稀土元素含量值m；
[0008]2)获取相应石榴子石在10μm～14μm之间的热红外波谱图，进行基线校正；
[0009]3)以所述热红外波谱图的基线为底边，获取所述热红外波谱图中出现的第一个反射峰的起点到终点和所述底边之间的闭合面积值n；
[0010]4)以m为横坐标，以n为纵坐标；或者以n为横坐标，以m为纵坐标，建立关系曲线模
型；
[0011]5)采集待测石榴子石在10μm～14μm之间的热红外波谱图，进行基线校正，以所述热红外波谱图的基线为底边，获取所述热红外波谱图中出现的第一个反射峰的起点到终点和所述底边之间的闭合面积值，根据步骤4)的关系曲线模型，获得所述待测石榴子石的稀土元素含量值。
[0012]优选地，步骤1)，所述一系列石榴子石的品种相同。
[0013]更优选地，步骤1)和步骤5)中的石榴子石的品种也相同。
[0014]本专利技术中，品种相同指的是石榴子石REE的配位取代机制相同。
[0015]本专利技术发现，石榴子石在10μm～14μm之间的热红外波谱中出现三个特征反射峰，其反射峰是由其硅氧四面体中Si
‑
O键的不对称伸缩振动产生，具体是在REE进入石榴子石十二面体X位置的同时，为了保持电价平衡，八面体中的三价阳离子(Fe
3+
、Al
3+
等)也会取代四面体中的Si，这会影响Si
‑
O键的振动，从而造成相应的石榴子石热红外波谱响应。因此不同品种的石榴子石在10μm～14μm之间出现特征反射峰的位置及强度会略有差异，但总体差异不大，可以建立m
‑
n间的关系曲线模型跨品种反演石榴子石中REE含量，以满足一般工作需求。但对于精度要求更高的工作，可以分品种建立石榴子石的关系曲线模型，以更精确的反演石榴子石REE含量。
[0016]优选地，所述热红外波谱图是通过LUMOS傅里叶变换红外光谱仪测定的。
[0017]优选地，所述稀土元素含量值m是通过激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪测定的。
[0018]优选地，所述第一个反射峰的最高点在11μm～12μm之间。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种基于热红外波谱的石榴子石稀土元素含量的确定方法，包括以下步骤：
[0020](1)获取待测石榴子石在10μm～14μm之间的热红外波谱图，进行基线校正；
[0021](2)以所述热红外波谱图的基线为底边，获取所述热红外波谱图中出现的第一个反射峰的起点到终点和所述底边之间的闭合面积值n；
[0022](3)根据式I获取所述待测石榴子石的稀土元素含量m，
[0023]m(
±
3ppm)＝2489.04
×
n
‑
145.421式I；
[0024]其中，步骤1)中，所述待测石榴子石中稀土元素的配位取代机制为钇铝榴石(YAG)型取代机制。
[0025]优选地，所述热红外波谱是通过LUMOS傅里叶变换红外光谱仪测定的。
[0026]优选地，所述第一个反射峰的最高点在在11μm～12μm之间。
[0027]另外，如无特殊说明，本专利技术所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
[0028]本专利技术的有益效果如下：
[0029]本专利技术利用热红外光谱手段进行岩矿成分的分析，具体首次提出利用石榴子石的热红外光谱特征反射峰面积对其REE的含量进行反演，并以此给出了一种新的石榴子石REE含量的快速确定方法，这在一定程度上弥补了该方面研究的空白。
[0030]本专利技术提供的基于热红外波谱的石榴子石稀土元素含量的确定方法简单易行且精度较高，可以为热液体系的水岩条件的研究提供新的思路。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1示出实施例的12个颜色不同的石榴子石单矿物的热红外光谱图。
[0033]图2示出实施例的其中一个石榴子石单矿物在10μm～14μm之间的热红外光谱图。
[0034]图3示出实施例的10个颜色不同的石榴子石单矿物的S1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热红外波谱的石榴子石稀土元素含量的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)测定一系列石榴子石的稀土元素含量值m；2)获取相应石榴子石在10μm～14μm之间的热红外波谱图，进行基线校正；3)以所述热红外波谱图的基线为底边，获取所述热红外波谱图中出现的第一个反射峰的起点到终点和所述底边之间的闭合面积值n；4)以m为横坐标，以n为纵坐标；或者以n为横坐标，以m为纵坐标，建立关系曲线模型；5)采集待测石榴子石在10μm～14μm之间的热红外波谱图，进行基线校正，以所述热红外波谱图的基线为底边，获取所述热红外波谱图中出现的第一个反射峰的起点到终点和所述底边之间的闭合面积值，根据步骤4)的关系曲线模型，获得所述待测石榴子石的稀土元素含量值。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，步骤1)中，所述一系列石榴子石的品种相同。3.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，步骤1)和步骤5)中，石榴子石的品种相同。4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述热红外波谱图是通过LUMOS傅里叶变换红外光谱仪测定的。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：代晶晶，吴畅宇，白龙洋，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产资源研究所，
类型：发明
国别省市：