【引用本文】 杜谷, 王坤阳, 冉敬, 等. 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[J]. 岩矿测试, 2014, 33(5): 625-633.
DU Gu, WANG Kun-yang, RAN Jing, et al. Application of IR/SEM and Other Modern Instruments for Mineral Identification[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, 33(5): 625-633.

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

中国地质调查局成都地质调查中心, 四川成都 610081

收稿日期: 2013-08-21  修回日期: 2014-01-29  接受日期: 2014-08-01

基金项目: 中国地质大调查项目“沉积岩岩石矿物鉴定现代检测技术方法研究”(201011029-1)

作者简介: 杜谷, 教授级高级工程师, 从事岩矿鉴定研究工作. E-mail: dugucgs@163.com。

Application of IR/SEM and Other Modern Instruments for Mineral Identification

Chengdu Geological Survey Center, China Geological Survey, Chengdu 610081, China

Received Date: 2013-08-21
Revised Date: 2014-01-29
Accepted Date: 2014-08-01

摘要: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,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0.5 μm、纵向2 μm,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。

关键词: 岩石矿物鉴定, 红外光谱仪, 拉曼光谱仪, X射线衍射仪, 扫描电镜

Application of IR/SEM and Other Modern Instruments for Mineral Identification

KEY WORDS: rock mineral identification, Infrared Spectroscopy, Raman Spectroscopy, X-ray Diffraction, Scanning Electron Microscope

本文参考文献

[1]

赵瑶兴,孙祥玉. 有机分子结构光谱鉴定[M] . 北京: 科学出版社, 2003: 2-30.

[2]

李军华, 吴炜, 何艳, 等. 近红外光谱对天然岩石中矿物成分含量测定的研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2013, 33(1): 85-88.

[3]

修连存, 郑志忠, 俞正奎, 等. 近红外光谱仪测定岩石中蚀变矿物方法研究[J]. 岩矿测试, 2009, 28(6): 519-523.

[4]

褚小立, 许育鹏, 陆婉珍, 等. 用于近红外光谱分析的化学计量学方法研究与应用进展[J]. 分析化学, 2008, 36(5): 702-709.

[5] Kemeny G J. Handbook of Near-Infrared Analysis[M] . New York: Marcek Dekker, 2001: 1-6.
[6]

李敬岩, 褚小立, 田松柏, 等. 红外光谱快速测定原油硫含量[J]. 石油学报, 2012, 28(3): 476-480.

[7]

李岩, 王云鹏, 赵长毅, , 等. 煤中干酪根在热演化中结构变化的红外光谱研究[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2013, 31(1): 97-101.

[8]

陈建平, 罗平, 李晋超, 等. 用干酪根红外光谱划分烃源岩有机相[J]. 科学通报, 1998, 43(5): 544-547.

[9]

邹育良, 霍秋立, 俞萱, 等. 油气包裹体的显微红外光谱测试技术及应用[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2006, 25(1): 108-109.

[10]

鲁雪松, 宋岩, 柳少波, , 等. 流体包裹体精细分析在塔中志留系油气成藏研究中的应用[J]. 中国石油大学学报, 2012, 36(4): 46-52.

[11]

Pironon J, Barres Q. Semi-quantitative FT-IR micr oanalysis limits: Evidence from synthetic hydrocarbon fluid inclusions in sylvite[J].Geochim Cosmochim Acta, 1990, 54: 509-518. doi: 10.1016/0016-7037(90)90348-O

[12]

Allard B, Sotin C. Determination of mineral phase perce-ntages in granular rocks by image analysis on a microcomputer[J].Computer and Geosicences, 1988, 14(2): 261-269. doi: 10.1016/0098-3004(88)90008-8

[13]

庞小丽, 刘晓晨, 薛雍, 等. 粉晶X射线衍射法在岩石学和矿物学研究中的应用[J]. 岩矿测试, 2009, 28(5): 452-456.

[14]

郝原芳, 赵爱林. 方解石、白云石定量分析—X射线衍射法快速分析[J]. 有色矿冶, 2005, 21(5): 58-60.

[15]

邓苗, 汪灵, 林金辉, 等. 川西微晶白云母的X射线粉晶衍射分析[J]. 矿物学报, 2006, 26(2): 131-136.

[16]

钟倩倩, 黄思静, 邹明亮, 等. 碳酸盐岩中白云石有序度的控制因素[J]. 岩性油气藏, 2009, 21(3): 51-55.

[17]

曾理, 万茂霞, 彭英, 等. 白云石有序度及其在石油地质中的应用[J]. 天然气勘探与开发, 2004, 27(4): 64-72.

[18]

Fuchtbauer H. Sediments and sedimentary rocks[M]//Engelhardt W V, Fuchtbauer H, Muller G. Sedimentary petrology. New York-Toronto-Sydney: Halsted Press Division, John Wiley & Sons, 1974: 303-305.

[19]

何谋春, 张志坚. 显微激光拉曼光谱在矿床学中的应用[J]. 岩矿测试, 2001, 20(1): 43-46.

[20]

胡凯, 刘英俊. 沉积有机质的拉曼光谱研究[J]. 沉积学报, 1993, 11(3): 64-70.

[21]

陈勇, 周瑶琪, 查明, , 等. CH4-H2O体系流体包裹体拉曼光谱定量分析和计算方法[J]. 地质论评, 2007, 56(6): 814-821.

[22]

鲍芳, 李志明, 张美珍, , 等. 激光拉曼光谱在有机显微组分研究中的应用[J]. 石油实验地质, 2012, 34(1): 105-109.

[23]

张志坚, 张文淮. 黔西南卡林型金矿成矿流体性质及其与矿化的关系[J]. 地球科学—中国地质大学学报, 1999, 24(1): 74-78.

[24]

刘德汉, 肖贤明, 田辉, , 等. 含油气盆地中流体包裹体类型及其地质意义[J]. 石油与天然气地质, 2008, 29(4): 492-500.

[25]

Bloom S D, Harney R C, Milanovich F P, et al. Stable isotoperatio measurements in nitrogen and oxygen using Raman scattering[J].Applied Spectroscopy, 1976, 30(1): 64-67. doi: 10.1366/000370276774456426

[26]

Rafael V A, Gorokhov Y A, Arkadii Z G, et al. Use of a unable compressed-hydrogen Raman laser in isotope separation[J].Journal of Quantum Electronics, 1976, 66(9): 1123-1124.

[27]

包书景. 扫描电镜及能谱仪在河南油田石油地质研究中的应用[J]. 电子显微学报, 2003, 22(6): 607.

[28]

杜婷, 周振新, 李丽敏, , 等. 扫描电镜中颗粒能谱定量分析的质量效应[J]. 试验技术与方法, 2012, 48(6): 365-367.

[29]

傅志强, 郭俊诚, 贺翠翠, , 等. 扫描电镜纳米尺度测量的标准化研究[J]. 标准科学, 2012, (3): 32-35.

[30]

刘伟新, 史志华, 朱樱, , 等. 扫描电镜/能谱分析在油气勘探开发中的应用[J]. 石油实验地质, 2001, 23(3): 341-343. doi: 10.11781/sysydz200103341

[31]

焦淑静, 韩辉, 翁庆萍, , 等. 页岩孔隙结构扫描电镜分析方法研究[J]. 电子显微学报, 2012, 31(5): 432-435.

[32]

刘大永, 郭慧娟, 彭平安, 等. 下扬子地区下古生界页岩纳米孔隙特征及其控制因素[J]. 煤炭学报, 2013, 38(5): 778-882.

[33]

杨峰, 宁正福, 胡昌蓬, 等. 页岩储层微观孔隙结构特征[J]. 石油学报, 2013, 34(2): 301-311. doi: 10.7623/syxb201302012

[34]

Javadpour F, Fisher D, Unsworth M, et al. Nanoscale gas flow in shale gas sediments[J].Journal of Canadian Petroleum Technology, 2007, 46(10): 55-61.

[35]

赫尔伯特L J. 铂族元素的地质环境[M] . 北京: 地质出版社, 1988: 1-6.

[36]

Godel B, Barnes S J. Platinum ore in three dimensions: Insights from high-resolution X-ray computed tomography[J].Geology, 2010, 38(12): 1127-1130. doi: 10.1130/G31265.1

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[1]

李淑玲. 拉曼光谱仪及其应用进展. 岩矿测试, 1998, (4): 312-316.

[2]

黄俊杰, 修连存. 通用X射线衍射仪微机改造系统. 岩矿测试, 1999, (4): 303-307.

[3]

王坤阳, 杜谷, 杨玉杰, 董世涛, 喻晓林, 郭建威. 应用扫描电镜与X射线能谱仪研究黔北黑色页岩储层孔隙及矿物特征. 岩矿测试, 2014, 33(5): 634-639.

[4]

李淑玲. 显微傅里叶拉曼光谱仪高压气体池装置的制备及应用. 岩矿测试, 1999, (2): 128-130.

[5]

王坤阳, 徐金沙, 饶华文, 裴眼路. 扫描电镜-X射线能谱仪在丹巴地区铂族矿物物相特征分析中的应用. 岩矿测试, 2013, 32(6): 924-930.

[6]

刘亚非, 王立社, 魏小燕, 周宁超, 来志庆, 杨文强, 李智明, 赵慧博. 应用电子微探针-扫描电镜-拉曼光谱-电子背散射衍射研究一种未知Ti-Zr-U氧化物的矿物学特征. 岩矿测试, 2016, 35(1): 48-55. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.01.009

[7]

范瑶瑶, 胡宗超, 郝宏艳, 刘政平, 覃汉清. X射线衍射-红外光谱-扫描电镜表征超声辅助合成GdPO4:Ce, Tb纳米材料形貌及光学性质. 岩矿测试, 2016, 35(2): 152-158. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.02.007

[8]

李欣桐, 先怡衡, 樊静怡, 张璐繁, 郭靖雯, 高占远, 温睿. 应用扫描电镜-X射线衍射-电子探针技术研究河南淅川绿松石矿物学特征. 岩矿测试, 2019, 38(4): 373-381. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201809090102

[9]

王含, 周征宇, 钟倩, 刘瑞婷, 刘琦, 李英博. 电子微探针-X射线衍射-扫描电镜研究老挝石岩石矿物学特征. 岩矿测试, 2016, 35(1): 56-61. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.01.010

[10]

曾广圣, 欧乐明. X射线衍射-扫描电镜等技术研究秘鲁铜硫矿石选矿工艺矿物学特征. 岩矿测试, 2019, 38(2): 160-168. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201804130042

[11]

胡勇平, 于学峰, 郑林伟, 郑遗凡. 高分辨扫描电镜和X射线能谱Mapping技术研究碲矿物的成分和形态特征. 岩矿测试, 2015, 34(6): 643-651. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.06.007

[12]

徐国栋, 王冠, 程江, 董随亮. 应用能谱扫描电镜与X射线衍射等分析技术研究西藏扎西康铅锌矿中伴生元素锰的赋存状态. 岩矿测试, 2014, 33(6): 808-812. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2014.06.008

[13]

叶美芳, 刘三, 解古巍, 赵慧博, 周宁超, 魏小燕, 杨建国, 侯弘, 王磊, 王轶. 应用扫描电镜-X射线衍射-电子探针研究北山斑岩铜矿区绢英岩中白色云母的特征. 岩矿测试, 2016, 35(2): 166-177. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.02.009

[14]

孟洁, 李妍. 应用光谱-电镜-热解析手段表征两种金属有机配合物及其对多环芳烃的吸附性能研究. 岩矿测试, 2014, 33(6): 876-884.

[15]

杨德平, 舒磊, 熊玉新, 王旭, 刘鹏瑞, 刘智. 扫描电镜能谱与冷冻传输装置联用测试矿物中流体包裹体固液相成分的方法研究. 岩矿测试, 2015, 34(5): 550-557. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.05.009

[16]

周姣花, 徐金沙, 牛睿, 周晶, 来佳仪. 利用扫描电镜和能谱技术研究四川会理铂钯矿床中的铂族矿物特征及铂族元素赋存状态. 岩矿测试, 2018, 37(2): 130-138. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201605050114

[17]

戴婕, 徐金沙, 杜谷, 王坤阳. 利用扫描电镜-电子探针研究四川杨柳坪镍铜硫化物矿床铂钯的赋存状态及沉淀机制. 岩矿测试, 2015, 34(2): 161-168. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.02.002

[18]

胡海祥, 范作鹏, 牛桂强, 刘洪澜, 刘海龙, 王攀志. 焦家金矿选厂旋流器溢流产品工艺矿物学分析. 岩矿测试, 2014, 33(4): 535-544.

[19]

修连存, 郑志忠, 俞正奎, 黄俊杰, 陈春霞, 殷靓, 王弥建, 张秋宁, 黄宾, 修铁军, 吴萍. 近红外光谱仪测定岩石中蚀变矿物方法研究. 岩矿测试, 2009, 28(6): 519-523.

[20]

董树屏, , 刘涛. 用扫描电镜技术识别广州市大气颗粒物主要种类. 岩矿测试, 2001, (3): 202-207.

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