便携式近红外光谱矿物分析仪分光系统研制

自行研制了光机电一体化的便携式近红外光谱仪的分光系统,采用单光路光栅扫描机构,以单片机控制微型步进电动机驱动,正弦传动实现分光系统的线性波长扫描.仪器波长范围1300～2500 nm,光谱分辨率7 nm,波长准确性和重现性均小于2 nm,全谱扫描时间小于70 s,重量小于5 kg,体积为260 mm×190 mm×130 mm.     

便携式短波红外矿物分析仪(PIMA)在西藏墨竹工卡县驱龙铜矿区矿物填图中的应用

介绍了应用国内近两年新引进的便携式短波红外矿物分析仪(Portable Infrared Mineral Analyser，简称PIMA)在西藏驱龙铜矿区所做的矿物填图的工作情况，以及依据PIMA测试所获得的光谱数据进行矿物识别的初步研究成果。通过野外对探槽TC0701和TC1101系统采样和对应的光谱测试分析，识别出了与矿化和矿体有直接关系的蚀变指示矿物硬石膏(anhydrite)。在矿物识别过程中，提取到了可以作为矿区标准光谱的白云母等矿物的纯光谱曲线，并且在野外验证过程中确认了航天图像(Hyperion)上解译的零星分布的蚀变矿物绿泥石的存在。     

基于便携式地物光谱仪的常见宝玉石材质反射率光谱特征分析

以傅里叶红外光谱与拉曼光谱为代表的宝玉石光谱分析法,虽然广泛应用,但仪器便携性有一定局限,难以对大体积或依附于金属类、纺织品类文物上的宝玉石进行原位无损检测.高光谱技术来源于卫星遥感,在地面实验中可以分为不成像的便携式地物光谱仪和图谱合一的高光谱成像仪.本研究采用便携式地物光谱仪对十余种宝石,包含透闪石、堇青石等无机盐...     

近红外光谱分析技术在蚀变矿物鉴定中的应用

近年来,我国近红外光谱测量技术取得了长足发展,它广泛应用在农业、化工、地质、医药测量等领域。利用近红外光谱对C-H(甲基、亚甲基、甲氧基、羧基、芳基等),羟基O-H,巯基S-H,氨基N-H等敏感的特性,可以区分层状硅酸盐中单矿物(粘土矿物、绿泥石、蛇纹石等),含羟基之硅酸盐矿物(绿帘石、闪石等),硫酸盐矿物(明矾石、黄铁钾矾、石膏等),碳酸盐矿物(方解石、白云石等)及这些矿物的不同结晶度。这一原理的应用,为开发野外用小型便携式近红外矿物分析仪及其快速、准确的鉴定岩石标本提供了重要的保障。本文重点介绍低温蚀变矿物的近红外光谱特征、识别方法和定量分析;同时介绍便携式近红外光谱仪原理及指标,最后介绍如何利用矿物特征峰对钻孔、探槽和剖面样品所测数据进行地质建模,从中总结成矿规律,指导找矿。     

古珠宝玉石的鉴定在考古研究中的意义

本文将地质学中的宝玉石鉴定应用到考古学中，将二个学科结合起来，使考古发掘出的珠宝玉石的鉴定不仅仅只停留在宝玉石的名称上，而是引深了一步。     

便携式近红外光谱对层状硅酸盐矿物结构及成因探讨

采用ore XpressTM便携式矿物分析仪获取了高岭石、蛇纹石、滑石、叶腊石、白云母五种层状硅酸盐的近红外光谱谱图,运用矿物学和近红外光谱原理研究发现:二八面体型层状硅酸盐由于八面体空隙的存在,使谱图上1400nm和1900nm附近处的吸收峰强度要强于三八面体型层状硅酸盐的吸收峰强度,并且二八面体型层状硅酸盐的结构单元层是1:1型,因此氢键效应会加剧这种作用;结构单元层类型相同的层状硅酸盐,因八面体片中的阳离子电负性不同,会使金属一羟基叠加峰峰位发生偏移;过渡离子的存在,会使吸收峰的峰强和峰形产生异常;利用不同矿物晶格中分子、离子吸收不同能量的光子后,会在图谱上表现出不同的吸收特征,可反映出样品的矿物类型、结晶度、含水量等信息。     

表面接触角的测量及表面张力在宝玉石鉴定中的应用

表面张力是固体表面重要的物理化学参数之一,其大小与温度和界面两相物质的性质有关。基于Young方程的推导,使用接触角测量法计算固体表面张力已被广泛应用于表面科学和工程领域。宝玉石材料大多具有光洁的表面,在接触角测量的准确性方面较其他表面不均一的固体材料具有明显的技术优势。本文运用现代仪器(FTA200动态接触角测量仪)测量了15个天然和合成宝玉石品种(钻石、合成碳硅石、合成立方氧化锆、碧玺、托帕石、翡翠、琥珀等),以及经覆膜和充填2种处理方法的宝玉石样品(镀膜钻石、覆膜托帕石、覆膜翡翠、覆膜琥珀、充填碧玺)的表面接触角,并运用公式计算其表面张力。测试数据表明,不同品种宝玉石的接触角数值存在差异,如钻石的接触角值为56.68°,其仿制品立方氧化锆的接触角值为37.79°;覆膜处理与未经覆膜处理的天然宝玉石的接触角数值差异明显,如琥珀的接触角值为92.49°,覆膜琥珀的接触角值为66.49°;充填处理宝玉石接触角的测试由于控制液滴的大小受条件限制操作难度较大,测试结果不能准确表达为裂隙中充填物的接触角数值,故充填处理的宝石不宜采用此方法进行区分。研究表明,对于部分宝玉石品种和覆膜处理宝玉石,其表面接触角及表面张力数值差异显著,可以作为宝玉石品种的辅助鉴定依据;尤其是运用接触角的差异对于宝玉石鉴定具有较好的判别性,能够对不同品种的天然宝玉石与表面覆膜的宝玉石样品进行有效区分。与常规宝石检测方法(如红外光谱、折射率测量方法)对比,接触角测量方法具有测量准确、操作简便,不破坏样品的特点,符合宝玉石无损鉴定的基本原则,且能够安全快速地测量高折射率宝石,可以解决宝玉石表面覆膜等与表面物性相关的检测疑难问题。     

矿物·宝玉石·欣赏

自然界矿物、岩石有3000多种，矿物名称很多．也很复杂。许多来地质博物馆参观的观众常会问及矿物名称的问题。其实矿物名称还是有章可循的，只要我们知道矿物的命名方法及一些矿物名称的来源，就对矿物的名称不难掌握了。     

便携式X荧光分析仪在萤石矿勘查中的应用

在赤峰市林西县水头萤石矿区,利用便携式X荧光分析仪对第四系浅覆盖区进行隐伏萤石矿体探测的有效性试验。通过测量数据分析及与已知矿体的对比证明,在浅覆盖区利用X荧光分析仪勘查隐伏萤石体是有效的。该结论为便携式X荧光仪在勘查隐伏萤石矿体中的应用提供了重要依据。     

采用便携式近红外矿物分析仪鉴别注胶翡翠

目前,采用传统的中红外光谱技术鉴别不透明注蜡与注胶翡翠有一定的难度。采用便携式近红外矿物分析仪检测鉴定了翡翠、注蜡与注胶翡翠样品,对其近红外反射光谱进行了分析与研究,同时对微透明样品作了中红外透射光谱的比对测试。研究结果表明,采用BJKF-1型便携式近红外矿物分析仪,能获得较好的透明或不透明翡翠、注蜡与注胶翡翠样品的近红外反射光谱,三者的近红外光谱特征存在着明显的差异。利用这些特征可有效地鉴别翡翠、注蜡翡翠与注胶翡翠。     

翡翠的结构及成分分析

用电子探针对几种不同色泽硬玉矿物进行形态观察和成分分析,翡翠的色泽由其化学成分的变化引起,“沙”、“水头”与硬玉晶粒大小和交情况有关,并对玉石中的一些包裹体、斑点块状物的形态及化学成分进行了分析。     

苏纪石的矿物组成与鉴定特征研究

苏纪石是目前珠宝市场上的一种新兴宝玉石材料,主要通过颜色特征以及经验来鉴别,其宝石矿物学研究尚属空白。采用偏光显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、电子探针及X射线粉末衍射仪对苏纪石样品的矿物组成、化学成分、红外光谱及XRD特征图谱进行了测试研究。结果显示,苏纪石样品的主要矿物组成为硅铁锂钠石与石英,分布有少量的长石、绿泥石和褐铁矿等;其中,硅铁锂钠石呈板条状或隐晶质集合体,石英呈等轴他形微粒状或不规则团块状、条带状;硅铁锂钠石的化学分子式为K0.94Na2.85Li2.49（Fe1.59^3＋Mg1.82）3.41Al0．22Ca0.26[Si11.02O30.00]H2O,其IR特征峰为455,507,588,053,694,777,797,1042,1123cm^-1,其主要的XRD谱线为4．323（100）,4．063（57）,3．197（81）,2．863（51）;硅铁锂钠石中MnO的质量分数直接影响了苏纪石颜色的深浅,其IR,XRD特征图谱是鉴定苏纪石的重要特征之一。     

便携式锂钾分析仪在钾盐资源现场勘查中的应用

钾盐矿作为农业三大肥料中钾肥的主要原料,是国家粮食安全的重要保障,也是我国紧缺的七大宗矿产资源之一.当前可供开发利用的主要是可溶性钾盐资源,现场勘探和开采急需相关仪器和快速分析技术的支持.项目组采用自主研发的便携式锂钾分析仪,在对钻探钾盐样品采用超声波技术进行消解的基础上,选择K的分析谱线波长为766.49 nm,建立了测定钾盐样品中水溶性K的快速分析方法,并在钻探现场得到示范应用.在最佳工作条件下测得K的检出限为9.0μg/L,方法的精密度(RSD)<2%.对钾盐样品进行加标回收实验,加标回收率均在94.5%~106.7%范围内.钾盐现场分析结果与实验室ICP-AES测量结果的一致性良好,现场快速分析方法的准确度高,可满足地质调查和资源勘查的要求,为实时指导钾盐资源现场勘查与开采提供了科学信息与技术支撑.     

近红外光谱矿物分析技术在帕南铜-钼-钨矿区蚀变矿物填图中的应用

帕南矿区位于西藏冈底斯成矿带东段泽当矿田,具有形成中-大型斑岩型铜钼钨矿床的有利地质条件.使用近红外光谱矿物分析技术在帕南矿区北部进行了蚀变矿物填图,地表主要蚀变类型为青磐岩化及绢英岩化,有小范围泥化现象,未见高级泥化和钾化蚀变.根据蚀变矿物填图结果,结合物探、化探异常分布,推断在平面上主要成矿中心位于本次测区南西部,...     

利用LA-ICP-MS在16 μm和10 μm激光束斑条件下测定独居石U-Th-Pb年龄

我国锂钾主要矿产资源大多分布在西部偏远地区,其勘查找矿或综合利用迫切需要现场快速分析技术的支持。本文介绍了自行开发的便携式Li-K分析仪的主要性能及其在锂辉石中锂的分析应用。Li-K分析仪是一种基于大气压的液体阴极辉光放电光谱仪,以待测液体为放电阴极,实现样品中Li、K等元素的原子化和激发。该仪器以光纤传导CCD光谱仪作为检测器,其波长范围为345～1015 nm,分辨率3 nm;以Li 670.78 nm和K 769.90 nm分析谱线,在最佳仪器工作条件下测定Li、K的精密度（RSD,n=14）均低于2%,检出限为0.03 μg/mL,检测范围0.1～10 μg/mL。研究表明,不同酸度和酸的类型对谱线强度影响较大,且存在显著的样品基体效应,标准曲线法分析锂辉石中Li的结果偏差高达267%;而标准加入法可克服基体效应的影响,获得与ICP-OES一致性较好的分析结果,为现场开展固体样品中Li的测定奠定了基础。     

几种俗称为桃花玉玉石的区别和鉴定

采用常规宝石学鉴定方法、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）等测试方法,对市场上统称为桃花玉的石英质玉、菱锰矿和蔷薇辉石进行了常规的宝石学、光谱学特征鉴定。结果表明,三者的常规宝石学特征及红外光谱特征等都有明显区别。     

现代微区测试技术在确定宝玉石产地来源中的应用及其研究进展

宝玉石产地来源的研究是近几年地质学、宝石学和考古学界的热门话题之一。一方面,不同产地来源的宝玉石可能具有不同的品质特征及经济价值,其研究有助于珠宝首饰价值的判断,为各国海关执法提供技术支持;另一方面,古代宝玉石产地的确定对了解古代宝玉石的开采与古代科技的发展水平及不同区域的文化交流均具有重要意义。在总结前人研究成果的基础上,结合现代微区测试技术的最新研究成果,从微量元素、包裹体以及同位素分析等方面探讨总结了微区测试技术在确定宝玉石产地来源研究中的应用。当前的研究结果显示,不同的技术方法对确定宝玉石的产地来源均有一定的意义,但宝玉石产地来源的最终确定往往需要依赖更大范围和更深入地对宝石矿床的地球化学进行多技术手段的交叉分析。显然,确定各种不同类型宝玉石产地来源的标型特征及建立相关重要宝石产地的地球化学数据库,是最终解决宝玉石产地来源鉴定问题的关键。     

红外光谱/扫描电镜等现代大型仪器岩石矿物鉴定技术及其应用

传统的光学显微镜由于分辨率、放大倍数的限制,对于细微颗粒的定性分析不准确,矿物的定量分析存在一定的误差,对纳米-微米级矿物形貌及结构特征的观察束手无策。随着油气勘探及地质找矿的不断深入,需要提供岩石中所有矿物、孔隙及微量元素的信息,因此整合傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电镜的优点,建立以大型仪器为基础的岩石矿物鉴定方法是当前地质工作的需要。红外光谱光谱范围为7500~370 cm-1,能对固、液、气样品中含量高于30%的矿物进行快速、准确的定性分析;主要用于有机质分析,其次还可对部分具有极性键的无机化合物及金属氧化物进行分析。X射线衍射仪能快速地对样品中含量大于15%的矿物进行较为准确的定量分析;现今主要用于各类晶质矿物的定性分析,同时也可对碳酸盐岩矿物等不含水矿物进行定量分析。拉曼光谱仪光谱范围为200~1000 nm,空间分辨率为横向0.5μm、纵向2μm,通过对包裹体进行测试能直接获得成岩过程中的温度、压力、流体成分等信息;目前主要用于流体包裹体成分的测试,其次还可对分子极化度会发生变化的液态、粉末及固体样品进行定性分析。扫描电镜分辨率达到1 nm,能清晰地观察到纳米-微米级矿物的形貌特征及矿物的结构特征;主要用于纳米-微米级的任何非磁性固体矿物的形貌及相关关系的观察。通过大型仪器建立的岩石矿物鉴定方法具有更高的分辨率,显著地提高了岩矿鉴定的精准度,大大拓宽了岩矿鉴定的范围(如鉴定纳米/微米级的矿物、矿物的不同变种等),能够全面、精准地提供岩石矿物的矿物含量和矿物组成、客观准确的成岩作用信息、清晰的矿物微观形貌及结构特征,而且仪器功能相互重叠,测试结果相互验证,保证了测试结果的可靠性。与传统光学显微镜鉴定方法相比,现代大型仪器岩石矿物鉴定技术为揭示矿物间的共生、反应、演化、岩石的成因、沉积/成岩环境等提供了依据,为地质工作提供准确、全面的矿物定性定量、组构特征及成岩作用等信息,为地质工作的顺利完成奠定了坚实的基础。