簡述X射線熒光技術在地質勘查中的應用

雷九云 趙思傳

（云南地礦國際礦業(yè)股份有限公司，云南 昆明 650051）

近年來野外地質勘查和礦產(chǎn)資源評價，受到了越來越多的制約，在地質找礦中急需一種輕便、機動而又能及時取得元素成分和含量的手段。X射線熒光分析技術基本滿足了這一需要，便攜式X熒光儀在地質勘查行業(yè)越來越受重視，在金屬勘查方面取得了較好的找礦效果。

利用現(xiàn)場X射線熒光技術能夠在野外現(xiàn)場對巖礦石、土壤中的多種元素實現(xiàn)快速定性、定量的測定工作，在地質學研究、礦產(chǎn)資源評價、礦山開采和選冶過程分析等方面，已有大量成功的應用實例。20世紀80～90年代，現(xiàn)場X射線熒光技術在我國金礦勘查中發(fā)揮了重要作用，取得了令人矚目的找礦效果。該技術應用于野外地質勘查工作，可以現(xiàn)場及時取得元素成分和含量，及時圈定異常、追蹤異常和評價異常；縮短找礦周期，節(jié)約成本，提高找礦成果。

X射線熒光分析方法在地質勘查行業(yè)得到重視和應用。主要是因為野外工作環(huán)境比較惡劣，需要一種輕便、機動而又能及時取得元素成分和含量數(shù)據(jù)的手段。用便攜式X射線熒光儀，在野外一般不需要特別加工樣品就能直接對巖礦石露頭、探槽、淺井、剝土、采礦工作面、刻槽樣品、鉆孔巖礦心等地質工程取樣點直接測量目標元素的X射線熒光強度，對目標元素進行定性、定量或半定量分析，從而及時發(fā)現(xiàn)礦體和驗證異常，評定巖礦品位、礦化地段、劃分礦化異常與非異常的界線、劃分礦與非礦的界線，為地質找礦和礦產(chǎn)資源評價提供有力的資料。

便攜式X射線熒光儀應用于找礦可以分為直接找礦和間接找礦兩方面：以X射線熒光找金礦為例,由于金元素的克拉克值豐度遠遠小于X射線熒光儀自身探測線，加之金元素的K系特征X射線Kα1的能量為68.79kev，而我們目前使用的激發(fā)源的能量（Pu能量為11.6～21.7kev，Am 能量為59.5kev和26.4kev）遠小于68.79kev，它不能激發(fā)金元素的K系特征X射線，只能根據(jù)同屬金元素IB族中銅、銀的地球化學特性來確定，由于金元素屬于親銅元素組和親銀元素組，與親銅元素組和親銀元素組的地球化學性質相近，在自然界中常以硫化物或復雜硫化物的形式存在，與親銅元素和親銀元素共生或伴生一起，在金礦的地球化學暈中，基本上都會有銅、砷、銀等親銅元素和親銀元素的異常暈出現(xiàn)，所以可以將它們作為找金礦的良好指示，用單獨測量一種元素或測量多種元素組合的特征X射線強度來圈定礦化異常，從而達到尋找金礦的目的。

1 儀器設備與樣品分析

1.1 X熒光技術工作原理

某些物質受一定波長的光激發(fā)后，在極短時間內(nèi)（10-8秒）會發(fā)射出波長大于激發(fā)波長的光，這種光稱為熒光，也被稱作元素X特征射線，各種元素特征X射線能量各不相同，利用這種差異在各方面的應用及有關的方法稱為熒光技術。

測定特征X射線能量可對元素進行定性分析；在一定條件下，特征X射線的峰面積與元素含量（品位）成正比，據(jù)此可對元素進行定量分析。對于半無限大空間飽和厚度，并且表面均勻的樣品，當二次熒光可以忽略時，目標元素含量可用下面兩式測定：

單一元素單一礦種測量公式：

式中Cf為待測元素含量，a為斜率，Kx為待測元素的特征X射線熒光強度，b為斜率。多元素、復雜礦種的多參數(shù)測量公式：

式中Cf為待測元素含量，A為A元素的系數(shù)，Kx為待測元素的特征X射線熒光強度，B為B元素的系數(shù)，Ky為待測元素的特征X射線熒光強度，b為斜率。

1.2 X熒光儀分析方法

儀器采用的X射線熒光分析方法是一種相對測量方法,必須先分別對已知含量的樣品(標準樣品)進行測量,從而建立工作曲線及數(shù)據(jù)庫,才能進行準確的儀器分析。在野外作業(yè)前,要求使用標準樣品對儀器進行了標定,這些標準樣品的含量保證了被測樣品的含量都覆蓋在此范圍內(nèi)。

分析樣品進行干燥、破碎、研磨后,要求過60目篩,樣品經(jīng)過簡單處理后,將部分裝入樣杯待分析,其余部分送化驗室做化學分析。樣品制好后,將樣杯置于X熒光探頭上方,進行分析。X熒光分析儀分析樣品時,每個樣品測量3min。

1.3 樣品采集與分析

野外樣品采集包括土壤樣、巖礦樣等，各樣品經(jīng)過研磨、干燥等簡單處理后,現(xiàn)場利用便攜式X熒光分析儀進行了分析,并從所采樣品中按10-20%篩選送往實驗室進行化學分析、光譜半定量分析，X熒光分析儀現(xiàn)場分析數(shù)據(jù)與實驗室分析數(shù)據(jù)進行了對比，兩者誤差要求在＜5%。

2 X射線熒光技術在野外的應用

2.1 確定分析元素及元素組合的種類

在進行野外現(xiàn)場X射線熒光分析工作之前，首先要對礦區(qū)地質情況了全面了解（巖礦石類型及其分布情況、地質構造的分布、礦化蝕變類型、不同元素及元素組合分布特點等），在此基礎上結合地質學基礎理論知識，確定野外現(xiàn)場X射線熒光分析元素及元素組合的種類。

2.2 儀器工作性能檢查和工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)

熒光儀工作性能的好壞直接決定最終工作的成敗。開展工作前，必須嚴格檢查儀器，保證所使用的X射線熒光儀工作性能穩(wěn)定正常，并按儀器操作說明書完成測試參數(shù)的設置工作（完成各種目標元素微分譜的測量，據(jù)此對目標元素的測量道址進行設置等）。

2.3 工作區(qū)測網(wǎng)的布置

與其他物化探方法一樣，X射線熒光現(xiàn)場測量也按一定的網(wǎng)度進行。由于X射線熒光方法具有現(xiàn)場快速、低成本和X射線穿透深度和作用范圍較小的特點，一般要求按物化探方法加密1倍測網(wǎng)。具體的測網(wǎng)密度布置，在不同的地質找礦和地質勘探階段、不同地區(qū)、不同的地質條件下有所不同，可以按照放射性物探方法或其他物化探方法測網(wǎng)布置要求的基礎上進行必要的加密。

2.4 測點上X射線熒光的測量工作

為了保證測量數(shù)據(jù)的可靠性，所選測點應具有一定的代表性，X射線熒光測量方法有兩種：一是在所選測點上將探測器放置平穩(wěn)后直接進行測量，測量前必須對測點的巖石表面進行清理，保證測點表面是新鮮的和較為平整的，以保證整個測量過程中探測器的源樣距的一致性。二是用隨儀器配置的碎樣加工工具，對采集到的具有代表性的測點樣品粉碎到一定粒度后，放在樣品杯中，置于探測器的探測窗口進行測量，這種方法可以提高被測樣品的測量精度和數(shù)據(jù)的可信度。

2.5 測量數(shù)據(jù)的整理

為了保證測量數(shù)據(jù)的精確度和準確度，減少統(tǒng)計誤差，必須對所獲取的測量數(shù)據(jù)進行審核，以保證數(shù)據(jù)的可信度，提高地質異常解釋評價的質量。

結束語

X射線熒光分析方法是一種輕便、快速、低成本的方法，結合其它地質勘查方法，能大幅度加快地質勘查工作進程，短找礦周期，節(jié)約成本，提高找礦成果；實踐表明X射線熒光技術野外現(xiàn)場測試必將得到廣泛的應用。

運用X熒光技術找金屬礦是可行方法，它能很好地指示礦體的賦存位置，反映容礦構造的走向和產(chǎn)狀，對地下隱伏構造具有指示作用；同時還能劃分礦體的邊界。

礦體顆粒度、不平度、不均勻度、水分度效應對X熒光分析結果會產(chǎn)生影響，但通過采用正確的工作方法，可以減少以上效應對測量結果的影響，保證測量精度。

儀器標定的結果，決定測量的結果。所以標準樣與礦區(qū)被測未知樣越相似，標定結果越接近實際，其測定結果也越接近實際情況。此外標樣中被測元素的含量范圍應完全覆蓋未知樣品相應元素的濃度變化范圍。

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