金属矿床矿物化学成分特征分析论文

SCI论文（www.lunwensci.com）:
 
 摘  要 : 由于传统方法选择激光剥蚀条件较为复杂，导致检测矿物化学成分时间消耗过长，分析金属矿床矿物化学成分特征分 析。通过明确剥蚀坑直径比，剥蚀速率与矿物化学成分密度的关系，选择合理的激光剥蚀条件，通过分析离子透镜沉积现象、聚 焦程度以及激光强度， 对灵敏度的影响， 校正灵敏度漂移， 根据定量算法获取成分特征， 完成金属矿床矿物化学成分特征分析方 法。实验结果 ：LA-ICP-MS 分析法检测闪锌矿化学成分所耗时间为 1.690s，跟传统的两种方法对比，分别快了 59.166s 和 31.625s， 检测黄铁矿化学成分所耗时间为 5.042s，分别快了 90.354s 和 51.600s。由此可见，LA-ICP-MS 分析法更为优秀。为分析矿物化学 成文特征提供新方法。

关键词 ：矿物化学成分特征 ；激光剥蚀 ；灵敏度漂移 ；定量算法

近些年来，我国对于矿物化学成分的分析越发地重视，分析 矿物化学成分可以有效分析矿山组成， 矿床特点等， 为找矿和采 矿都提供了诸多新的思路和方法。矿物化学成分就是矿物的组 成，从矿床中挖掘到的矿物都是由各种各样的元素组成的， 其中 包括硅、硫、铁、钾、钠、镁、钙等，这些元素在矿物中含量不同 组成的矿物也不同。但由于传统的检测方法存在耗时过久， 且精 准度不高的问题， 导致检测矿物化学成分时工作效率低下， 不能 高效的完成检测工作，对矿体的分析工作也产生了一定的阻碍。 目前， 外国对于矿物化学成分的研究已取得一定的进展， 而我国 的分析方法还存在一定的不足。针对以上问题， 提出金属矿床矿 物化学成分特征分析。为分析矿物化学成文特征提供新方法。


1  金属矿床矿物化学成分特征分析方法

1.1  选择激光剥蚀条件

分析金属矿床矿物化学成分特征，选用LA-ICP-MS 分析法。 在检测不同的矿物化学成分元素时， 由于元素特性不同， 在激光 剥蚀过程中反应的条件也不同，因此针对不同的元素选择不同 的激光剥蚀条件 [1]。而激光剥蚀的各条件之间也存在一定的关 系， 我们可以用下列公式（1）表达。

           
 
其中， w 代表在一定时间内激光剥蚀的样品矿物体积 ；h代表为激光剥蚀频率 ； l 代表的为激光剥蚀速率 ； j 代表为矿物样品的化学密度 ；t 则代表为激光剥蚀中束斑直径。首先从剥蚀速率来看， 不同矿物所含的化学成分由于含量不同， 其剥蚀速 率也不同，但剥蚀速率与矿物化学成分的密度关系是成正向比 例的。若在同等密度下， 含有硅酸盐成分的矿物剥蚀速率远低于 其他矿物， 例如橄榄石。其次剥蚀深度的不同也会影响剥蚀的矿 物孔径 [2]。因此需要使用激光脉冲，降低剥蚀深度对矿物孔径的 影响，同时降低剥蚀坑的直径比，这可以有效改善分馏效应，使检测矿物化学成分更加准确。然后在进行激光作用时， 需要保持 矿物样品的表面有足够强的能力密度，并采取激光能力较高的 激光束作用， 这种选择可以降低样品的基体效应， 避免基体效应 影响检测结果造成数据误差的出现，但同时选择激光能力较高 的激光束作用会出现气溶胶颗粒变大的可能 [3]。最后需确定检测 时的载气类型，载气类型可以影响LA-ICP-MS 分析法的灵敏度， 例如在 189nm 波长下， 检测的灵敏度最好， 但矿物颗粒直径会变 大。因此，本文选择线扫描剥蚀的方法，可以有效稳定灵敏度以 及控制分析的信号稳定。

1.2  校正灵敏度漂移

校正灵敏度漂移是LA-ICP-MS定量分析法中极为重要的一个 环节，灵敏度漂移对确定元素含量有极大的影响。主要的灵敏度 漂移影响有两点，一是在上文论述中的激光剥蚀过程，在激光剥 蚀过程中离子透镜会发生沉积现象，这就需要人工进行擦拭，保 证离子透镜不发生沉积，这种沉积就会造成灵敏度漂移行为 [4]。 还有聚焦程度以及激光强度，聚焦程度不足，激光强度弱或者是 过强也均会造成灵敏度漂移的效果。一般情况下，校正灵敏度漂 移采用的都是添加同位素的方法，但灵敏度漂移与质量数有关 系，添加同位素的方法并不适用LA-ICP-MS定量分析法 [5]。因此 在LA-ICP-MS定量分析法测量金属矿床矿物化学成分特征中，选 择适当聚焦程度和激光强度，根据元素的不同，确定内标校正。 在分析前，需要连续不断的根据校正标准进行灵敏度漂移校正， 也可以通过校正信号强度来进行。采用拟合多项插值的方法，对 关于质量数的灵敏度进行校正 [6]。

1.3  定量算法获取成分特征

使用LA-ICP-MS定量分析法测量金属矿床矿物化学成分特 征，需要先确定内标归一和保证外标准确， 在此之下将内标与外 标结合， 再进行定量计算， 其公式如下列式子所示。

          

其中，  表示为元素定量 ； 表示为样品i 中元素c 的表达 信号 ；表示为样品i 中校正物质的表达信号 ；表示为样品i 中代表元素ic 的含量 ； 表示为样品i 中校正物质中元素ic 的含 量 [7]。在使用LA-ICP-MS定量分析法测量金属矿床矿物化学成分特征时，还需要注意剥蚀过程中的各项比值，某些元素比值会根  据时间产生变化，所以控制检测时间，采用独立方法检测[8]。而且，若样品中校正物质不同，对矿物化学成分特征的检测结果也会发 生变化，因此也要保证样品中校正物质相同。通过内外标法进行 定量分析，例如测量闪锌矿中Zn成分，若测量Zn元素的同位素 校正物质存在杂质，则通常测量结果会比正常测量含量要低。而 若是检测含水矿物时，就需要先通过矿物成分的分子式，计算所 挥发的大致含量， 测量外标校正物质的矿物含量。使用LA-ICP-MS 定量分析法检测全岩化学成分特征时，还可以选择稀释同位素， 这就避免了使用外标的标准液物质，可以对流体包裹体进行定量 分析，从而获取该矿物的成分，用来分析确定包裹体中同位素含 量，从而分析矿物化学成分 [9]。因此，LA-ICP-MS定量分析法可以 有效获取矿物化学成分特征。

2  实验论证分析

2.1  实验准备

根据上述的LA-ICP-MS 定量分析法，测试闪锌矿的主要成 分，本文选取两种传统方法作为对照组A 和对照组B，本文方法 作为实验组。为保证实验结果准确， 首先对采集的闪锌矿和黄铁 矿进行碎样，此过程保持无污染状态，然后去除脉石矿物，保证 单矿物颗粒。在使用电分离的方法，分离出闪锌矿与黄铁矿，最 后对杂质进行分离， 得到闪锌矿颗粒和黄铁矿颗粒。之后采用酸 溶法， 在电感耦合等离子体质谱仪中进行检测。

2.2  测试结果

对该单矿物颗粒分别进行20组测试，并记录数据。对比本 文方法与传统方法的测试所耗时间。下表 1 为检测闪锌矿化学成 分所耗时间数据表。


文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/34432.html