X射线粉晶衍射仪在千枚岩鉴定与分类中的应用

以往千枚岩是依据显微镜下观察岩石结构构造及矿物成分进行分类定名.实际上千枚岩中鳞片状绿泥石和黑云母以及微粒石英、钾长石和斜长石在岩石薄片中区分十分困难.为了准确鉴定千枚岩中鳞片状和微粒状造岩矿物种类及其相对含量,利用X射线粉晶衍射半定量技术对19件千枚岩岩石进行分析测试.研究结果显示：利用云母、绿泥石、石英、钾长石和斜长石等造岩矿物X射线衍射峰的明显差异,结合X射线衍射全谱拟合半定量分析测试技术,能快速检测云母、绿泥石、石英、钾长石和斜长石等造岩矿物种类与含量.实践证明,将千枚岩岩石野外观察、岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射技术紧密结合起来,才能准确定出千枚岩岩石的名称.     

X射线粉晶衍射法在片麻岩鉴定与分类中的应用

利用偏光显微镜岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射物相分析技术,对34件片麻岩样品矿物组分进行检测.两种方法分析结果比对显示,有18件岩石样品定名一致,其余16件岩石样品详细定名有差异.偏光显微镜鉴定技术的优势在于能准确定出岩石构造和结构,能鉴定出更多的金属矿物、电气石、榍石、磷灰石、绿帘石,有效区分白云母和黑云母;X射线粉晶衍射法优势在于更准确区分出岩石中层状硅酸盐矿物绿泥石、蒙脱石和云母,确定钾长石、钠长石和石英矿物种类与含量.研究表明：片麻岩鉴定应该把偏光显微镜岩石薄片法与X射线粉晶衍射矿物半定量技术结合起来,才能更好地确定片麻岩的矿物组分,为地学研究提供更符合客观实际的技术数据和分析结论.     

X射线粉晶衍射法在变粒岩鉴定与分类中的应用

变粒岩的鉴定通常以显微镜鉴定技术为主,但在显微镜下区分颗粒细小的长石、石英及绿泥石、蒙脱石、云母等层状硅酸盐矿物十分困难,仅通过显微鉴定技术对变粒岩进行定名可能产生较大误差,这对地质填图和原岩恢复工作会造成一些偏差,导致得出错误的地质结论。随着X射线衍射分析技术的发展,该技术已广泛应用于矿物学和岩石学的研究,本研究将结合X射线粉晶衍射技术,对显微镜下难以区分的细小矿物进行鉴定。共选用23件变粒岩样品,利用X射线粉晶衍射分析和显微镜岩石薄片鉴定技术,对变粒岩矿物组分进行检测,用X射线粉晶衍射矿物半定量分析结果验证岩石薄片鉴定结果准确性。显微镜岩石薄片鉴定结果与X射线粉晶衍射物相分析结果对比显示,10件样品定名一致,其余13件样品详细定名有差异。通过分析产生差异的原因,可以认为显微镜岩石薄片鉴定优势在于能确定岩石结构和构造,以及常见矿物组分;X射线粉晶衍射法的优势在于能检测出显微镜下较难区分的细小石英和长石颗粒的相对含量,并能检测出颗粒较小的绿泥石、蒙脱石及云母等层状硅酸盐矿物,该方法对含量较少、颗粒较细的矿物检测效果较好。实验证明将显微岩石薄片鉴定技术和X射线粉晶衍射技术相结合,才能更准确对变粒岩进行定名,为地学研究提供更符合客观实际的技术数据和分析结论。     

X射线粉晶衍射仪在大理岩鉴定与分类中的应用

大理岩主要有方解石大理岩、白云石大理岩和菱镁矿大理岩三种。以往大理岩是依据偏光显微镜下观察岩石结构构造及矿物成分进行分类定名,由于方解石、白云石、菱镁矿都属于三方晶系,具有闪突起、高级白干涉色、一轴晶负光性和菱形解理等相同晶体光学特征,偏光显微镜下区分十分困难。为了准确鉴定大理岩中碳酸盐矿物种类及其相对含量,本文利用岩石薄片偏光显微镜和X射线粉晶衍射技术对32件大理岩岩石样品进行分析测试。岩石薄片鉴定结果表明:大理岩造岩矿物主要有方解石、白云石、菱镁矿、石英、斜长石、白云母、黑云母、绿泥石、黏土和金属矿物。根据岩石结构构造及矿物组分特征,可把32件大理岩样品划分为方解石大理岩、长英质方解石大理岩、石英绿泥白云石大理岩、白云石大理岩、云英质白云石大理岩和菱镁矿大理岩等15个类型。X射线粉晶衍射分析表明:大理岩造岩矿物主要有方解石、白云石、菱镁矿、石英、斜长石、钾长石、云母、绿泥石、滑石和蒙脱石。综合分析认为:岩石薄片偏光显微镜鉴定技术很难区分方解石、白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物,以及细小的石英、钾长石和斜长石、滑石和白云母等鳞片状硅酸盐矿物;X射线粉晶衍射分析技术不仅能准确检测出大理岩中方解石、白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物种类及相对含量(方解石、白云石和菱镁矿的X射线衍射主峰有明显差异,d值分别为0.303 nm、0.288 nm和0.274 nm),而且能够有效鉴别岩石中粉砂级斜长石、钾长石与石英(三种矿物的X射线衍射主峰d值分别为0.319 nm、0.324 nm、0.334 nm);且能区分蒙脱石、绿泥石、云母和滑石等层状硅酸盐矿物(四种硅酸盐矿物的X射线衍射主峰d值分别为1.400 nm、0.705 nm、0.989 nm、0.938 nm)。综合岩石薄片偏光显微镜鉴定和X射线粉晶衍射分析结果,最终确定32件大理岩样品划分为22个岩石类型。研究认为:仅根据岩石薄片偏光显微镜鉴定或X射线粉晶衍射技术其中一种方法不能准确鉴定大理岩岩石,应将大理岩岩石野外观察、岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射技术结合起来,才能准确确定大理岩岩石类型。     

基于CT图像的花岗岩矿物组分与细观结构分析

获取准确的岩石矿物组分与细观结构特征,对从细观层面认识岩石宏观力学性质具有重要意义。CT扫描技术是研究岩石矿物细观结构的有力工具。本文采用高分辨率三维CT扫描系统,获得了花岗岩CT扫描图像;采用阈值分割的方法,综合X射线衍射试验结果确定合理的分割阈值,实现了对花岗岩CT灰度图像的三值化分析;最终获得了花岗岩的主要矿物含量与细观结构特征。研究结果表明:选择合理的分割阈值,可实现花岗岩主要矿物石英、长石、云母的自动识别和定量分析;基于三维重构模型,可获得不同矿物的形状、粒径和空间分布特征。本文方法对定量测试岩石矿物组分和认识其细观结构具有一定的参考意义和价值。     

X射线衍射峰五基本要素的物理学意义与应用

本文根据Bragg衍射方程、Scherrer方程、衍射强度计算原理，研究讨论了X射线衍射5构成要素中的衍射峰位置、衍射峰宽度、衍射峰高度的物理学意义。根据实验研究证明了衍射峰不对称性的几何条件特征，并用地质事实验证了衍射形态变化与晶格应变和粒度大小的内在联系。从而阐明了单个衍射峰5基本构成要素的完整物理学意义，并以实例论证了5要素的实际应用价值。     

X射线粉晶衍射法在板岩鉴定与分类中应用

以往对板岩的分类和定名主要以显微镜下观察到的岩石结构构造及矿物成分为依据,但在工作中发现显微镜下区分细小的砂屑矿物、碳酸盐矿物和粘土矿物种类十分困难,仅利用显微鉴定技术对板岩进行分类定名必然产生很大的误差,这给地质填图及原岩恢复工作带来了极大困难.为此在板岩岩石分类命名工作中,笔者利用X射线粉晶衍射法对22件板岩样品进行分析,结果发现该方法既能准确鉴定出显微镜下不易区别的石英与长石细小碎屑物质和碳酸盐矿物种类,又能检测出云母、绿泥石、蒙脱石和高岭石鳞片状矿物,岩石中矿物组分检出率明显比用显微镜观察高出很多.实践证明,只有把显微鉴定技术与X射线粉晶衍射法有机的结合起来,才能准确鉴定板岩的种类和解决定名不准确的难题.     

岩石内应力的基本特征及研究进展

关于岩石内应力在文献上已有较多的论述和讨论,多数专家均承认岩石中存在内应力,但是由于岩石内应力是在岩石自身建造及改造过程中形成的,岩石内应力的复杂性导致了其研究均停留在概念、假说或测量结果的讨论层面,岩石内应力的储存过程以及释放特性等许多问题尚未得到深入和完善的解答。本文通过总结已有的研究成果,分析了岩石内应力的储存过程及释放特性,并提出了岩石内应力问题的进一步研究目标和方向。通过讨论认为,岩石内应力的储存与岩石的物质结构状态密切相关,岩石的弹塑性特点是岩石内应力储存的必要条件,塑性变形是引起岩石内应力释放的一种可能的途径。进一步的研究方向应集中于岩石内应力的形成机理、释放特征及其在岩石工程中的应用上。     

粉晶X射线衍射法在岩石学和矿物学研究中的应用

X射线衍射是测定物质结构的主要分析手段,广泛应用于物理学、化学、医药学、金属学、材料学、工程技术学、地质学和矿物学。文章综述了粉晶X射线衍射法在造岩矿物、黏土矿物、岩组学、类质同象和结晶度的测定等领域发挥的重要作用。随着测量技术的发展,粉晶X射线衍射在矿物结晶过程中的研究、矿物表面研究、矿物定量相分析和矿物晶体结构测定方面均有新的应用。     

长庆油田长7段黏土矿物X衍射分析K因子的求取及应用

过去一直被认为是烃源岩的长7段泥页岩,目前被证实可以作为页岩油储层,这就使得定量分析长7段岩石中各类黏土矿物含量变得十分重要。由于不同地区黏土矿物结晶程度存在差异,导致传统X衍射定量分析的行业标准并不具有普适性,因此要精确测量长7段黏土矿物含量,就需要针对研究区具体情况,实测一套符合该区情况的K因子。利用X衍射定量分析中的K因子法,以石英为内标物,求取长7段岩石中各类黏土矿物的K因子,进而计算出了各矿物的含量。此外,通过X荧光光谱矿物化学配平以及热重分析两种方法对相应样品进行了黏土矿物的定量和半定量分析,进一步验证了K因子的正确性,分析结果与利用K因子法获得的矿物含量具有较好的一致性。所求取的K因子,对今后该区域利用X射线衍射法定量分析黏土矿物含量提供了基础参数,从而可以促进判断页岩的岩性、对比不同岩性岩石中单矿物含量及变化关系等方面的研究。     

福建南平花岗伟晶岩中钾长石的矿物学研究

钾长石是南平伟晶岩中分布广泛的一种造岩矿物，它的结晶作用几乎贯穿于伟晶岩形成－演化过程的所有阶段。通过对不同类型伟晶岩和同一类型伟晶岩中不同世代钾长石的产出条件、物理性质、矿物粉晶X光衍射、化学成分等方面研究，发现钾长石在伟晶岩中的分布有明显的规律性。这不仅深化了对南平伟晶岩形成机制的了解，而且对钾长石的综合利用也有重要意义。     

不同变质类型煤的XRD结构演化特征

通过对大别造山带前陆盆地石炭纪含煤岩系高煤级煤的X射线衍射分析,探讨了高煤级煤基本结构单元的演化特征及其影响因素。结果表明,构造应力作用提高了“煤晶核”BSU的延展度和堆砌度,使面网间距减小。      

计算页岩气储层矿物成分含量的新方法:黏土视骨架密度法——以涪陵页岩气田为例

常规测井计算方法难以满足页岩气田探明储量申报对储层矿物含量解释精度的要求。基于全岩X衍射和数字岩心构建实验对下志留统龙马溪组页岩气储层矿物成分的认识,建立了简化的岩石物理体积模型,把岩石骨架近似看作由硅质矿物、碳酸盐矿物和黏土矿物组成。引入"黏土视骨架密度"参数,建立了新的储层矿物含量计算公式。采用岩心全岩X衍射、岩心物性、有机碳含量数据,建立适合研究区的黏土视骨架密度法系列计算图版。基于常规测井数据计算出有机碳含量,通过图版可求得黏土视骨架密度,进一步可求得页岩中与简化模型相对应的三类矿物含量。与传统方法对比,"黏土视骨架密度法"解释精度相对较高,且费用低廉,易于在研究区推广。     

鄂尔多斯盆地伊金霍洛旗附近二叠系石千峰组岩石学、地球化学特征及其固碳能力分析

鄂尔多斯盆地是我国CO2地下埋藏的潜在目标区,位于伊金霍洛旗附近的中神监X井与CO2地下注入井中神注1井相邻,两者钻遇地层系统和岩石组合一致。为对示范区储层的固碳潜力和泥岩改造状况做出预测,为CO2地质储存的数值模拟研究提供基础地质信息和相关数据,通过偏光显微镜、扫描电镜、X射线衍射、X射线荧光等多种技术手段,开展了中神监X井石千峰组的岩石学和地球化学特征研究。结果表明石千峰组的砂岩岩石类型主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩;泥岩主要由石英、粘土矿物和长石组成,其中,粘土矿物主要为伊利石,其次为蒙皂石、高岭石和绿泥石。预测在CO2注入后的流体-砂岩长期相互作用过程中,石千峰组砂岩可以通过形成片钠铝石、方解石、铁白云石和菱铁矿等固碳矿物,形成对CO2泄露而言的矿物圈闭,进而实现CO2的长期和安全封存;红色泥岩夹层将发生金属离子活化,导致泥岩褪色。     

Preoperational assessment of solute release from waste rock at proposed mining operations

Environmental assessments are conducted prior to mineral development at proposed mining operations. Among the objectives of these assessments is prediction of solute release from mine wastes projected to be generated by the proposed mining and associated operations. This paper provides guidance to those engaged in these assessments and, in more detail, provides insights on solid-phase characterization and application of kinetic test results for predicting solute release from waste rock. The logic guiding the process is consistent with general model construction practices and recent publications. Baseline conditions at the proposed site are determined and a detailed operational plan is developed and imposed upon the site. Block modeling of the mine geology is conducted to identify the mineral assemblages present, their masses and compositional variations. This information is used to select samples, representative of waste rock to be generated, that will be analyzed and tested to describe characteristics influencing waste rock drainage quality. The characterization results are used to select samples for laboratory dissolution testing (kinetic tests). These tests provide empirical data on dissolution of the various mineral assemblages present as waste rock. The data generated are used, in conjunction with environmental conditions, the proposed method of mine waste storage, and scientific and technical principles, to estimate solute release rates for the operational scale waste rock.Common concerns regarding waste rock are generation of acidic drainage and release of heavy metals and sulfate. Key solid phases in the assessments are those that dissolve to release acid and sulfate (iron sulfides, soluble iron sulfates, hydrated iron-sulfate minerals, minerals of the alunite–jarosite group), those that dissolve to neutralize acid (calcium and magnesium carbonates, silicate minerals), and those that release trace metals (trace metal sulfides, hydrated trace metal-sulfate minerals). Conventional mineralogic, petrographic, and geochemical analyses generally can be used to determine the quantities of these minerals present and to describe characteristics that influence their dissolution. A key solid-phase characteristic is the mineral surface area exposed for reaction, which is influenced by mode of occurrence (included, interstitial, liberated) and the extent of mineral surface coating. Short-term dissolution tests can estimate the extent of hydrated sulfate minerals present. Longer term dissolution tests are necessary to describe the dependence of drainage pH and solute release rates on solid-phase variation. The extensive data compiled from baseline pre-development definition, the operational plan, solid-phase characterization, and dissolution testing are ultimately synthesized by means of a modeling exercise requiring considerable technical and scientific expertise. The predicted rates (model outputs) are expressed as probability distributions to allow assessment of risk. This exercise must be technically defensible and transparent so that regulators can confidently assess the results and evaluate the operational plan proposed. Technical and non-technical challenges involved in implementing such programs are identified to benefit management planning for both industry and government.     

豫西偃师龙门地区上石炭统本溪组含铝岩系矿物学特征及其原岩分析

以华北陆块南部豫西偃师县龙门镇地区全取芯铝土矿钻孔ZK4704为主要研究对象,通过岩芯观察和垂向上连续取样,运用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析、差热分析、红外光谱分析等手段对本溪组含铝岩系的矿物学特征及其垂向变化规律进行了分析。研究表明,偃龙地区本溪组含铝岩系的矿物均为自生矿物,除后期重结晶作用的影响外,主要以隐晶质或微晶存在,矿物成分在垂向上具有明显的变化规律:下部和上部泥岩以粘土矿物为主,但下部泥岩以伊利石为主,上部泥岩以高岭石为主。中部铝矿物含量较高,粘土矿物含量较少。在上述分析基础上,以化学风化作用的基本原理和产生的条件为联结本溪组含铝岩系矿物学特征和原岩的纽带,分析了铝土矿的原岩。认为,可以迅速水解的火山灰是最有可能的含铝岩系的原岩,而由弱碱性的海相环境逐渐转变为弱酸性沼泽环境的海退序列可以很好地解释水解过程中化学环境的变化,含铝岩系基底强烈的古岩溶作用,可以为硬水铝石的产生提供良好的泄水条件。偃龙地区本溪组铝土矿的火山灰物源可由华北陆块北缘和我国西部地区同时期强烈活动的火山作用提供。