能谱仪PPA分析方法的实验研究: 以山西大同新生代玄武岩样品为例

张素新; 张毅; 何德涛

doi:10.3799/dqkx.2014.111

能谱仪PPA分析方法的实验研究: 以山西大同新生代玄武岩样品为例

doi: 10.3799/dqkx.2014.111

中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北武汉 430074

基金项目:

地质过程与矿产资源国家重点实验室科技部专项经费 MSFGPMR200904

国家自然科学基金 41272025

详细信息

作者简介:
张素新(1960-), 女, 教授, 主要从事岩石学、矿物学及现代测试技术研究.E-mail: 826106006@qq.com

中图分类号: P588.1
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出版历程
- 收稿日期: 2014-02-02
- 刊出日期: 2014-09-01

Study on Particle Phase Analysis Method of Energy Disperse Spectroscopy: A Case Study of Cenozoic Basalts from Datong, Shanxi Province

State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

摘要

摘要: 以山西大同新生代玄武岩样品为例, 利用Quanta 200扫描电镜、GENESIS能谱仪对能谱仪PPA分析方法进行了实验研究, 该方法为粒度和物相自动分析方法.笔者首次把能谱仪PPA分析方法应用到地质学领域的岩石光薄片研究中, 快速得出了一系列不同物相的形态学数据及化学成分分析结果: 物相种类、每一种物相的颗粒数、每一个颗粒的平均直径、面积、周长、圆度、长宽比及化学成分等, 并得出了不同物相在该视域所占的面积百分比及每种物相颗粒的平均直径, 克服了传统光薄片粒度分析方法的所有缺点, 为矿物学、岩石学及矿床学研究提供了一套非常有意义的数据.
- 能谱仪 /
- PPA分析方法 /
- 岩石光薄片 /
- 物相 /
- 粒度 /
- 化学成分
Abstract: The Particle Phase Analysis (PPA) method by means of Quanta 200 scanning electron microscope (SEM), GENESIS energy disperse spectroscopy (EDS) can analyze particle size and phase automatically. A systematic experimental is carried out to verify the PPA method in this study, using samples of Cenozoic basalts from Datong. We apply the PPA method of EDS to study the thin section and polished section in the geological field for the first time, which yield a series of morphology and chemical composition data of different phases such as phase types, particle number of each phase, average diameter, area, roundness, length-width ratio, chemical composition. The proportion and average particle diameter of each phase can also be obtained as well, overcoming the shortages of traditional method in thin section and polished section. It proves that PPA guarantees significant data for the study of mineralogy, petrology and ore deposit geology.
- energy disperse spectroscopy /
- PPA method /
- polished thin rock section /
- phase /
- particle /
- chemical composition

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图 1 原始背散射电子图像

Fig. 1. Original backscattered electron image

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图 2 不同物相显示不同颜色的背散射电子图像

Fig. 2. Backscattered electron image different phases showing different colors

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图 3 正在分析红色颗粒形态学参数的背散射电子图像

Fig. 3. Backscattered electron image analyzing red particles' morphology parameters

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图 4 化学成分分析方式

a.质心式分析红色颗粒的化学成分；b.中心式分析红色颗粒的化学成分

Fig. 4. Methods of chemical composition

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图 5 利用Fe₂O₃、CaO、SiO₂绘制的三元视图

Fig. 5. Ternary view of Fe₂O₃, CaO and SiO₂

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图 6 自动多视域分析拼接图

Fig. 6. Collage of automatic fields

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图 7 磁铁矿颗粒平均直径直方图

Fig. 7. Histogram of magnetite particle size distribution

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图 8 橄榄石颗粒平均直径直方图

Fig. 8. Histogram of olivine particle size distribution

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图 9 单斜辉石颗粒平均直径直方图

Fig. 9. Histogram of monoclinic pyroxene particle size distribution

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表 1 图 3中所选颗粒的形态学数据

Table 1. The morphological data for the selected particles in figure 3

颗粒	物相	平均直径(μm)	面积(μm²)	周长(μm)	圆度	长宽比	各相平均直径(μm)	面积百分比
1	1	5.35	22.11	21.18	1.61	1.68	6.43	3.10
2	1	7.51	43.53	39.43	2.84	1.58	6.43	3.10
3	2	6.19	29.60	53.46	7.68	2.10	6.19	1.40
4	3	5.59	24.09	43.59	6.28	1.90
5	3	5.32	21.80	39.63	5.73	2.26
6	3	6.95	37.27	61.17	7.99	1.61
7	3	7.60	44.57	83.64	12.49	2.06
8	3	2.87	6.34	9.05	1.03	1.28	6.05	13.70
9	3	3.17	7.76	22.77	5.32	1.88
10	3	4.23	13.79	24.47	3.46	1.61
11	3	8.97	62.13	93.66	11.24	1.91
12	3	9.76	73.50	222.80	53.74	2.03

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表 2 所选颗粒的化学成分分析结果

Table 2. The chemical composition of the selected particles analysis

颗粒	物相	MgO(%)	Al₂O₃(%)	SiO₂(%)	CaO(%)	TiO₂(%)	MnO(%)	Fe₂O₃(%)	分类	相似度(%)
1	1	2.18	2.33	2.69	1.23	20.10	1.25	70.22	1	89.80
2	1	2.52	3.01	1.77	0.99	20.39	0.95	70.37	1	90.60
3	2	23.39	2.80	35.05	0.92	0.77	0.75	36.32	2	88.90
4	3	11.84	6.86	53.86	17.73	1.40	0.42	7.89	3	92.20
5	3	12.57	3.89	50.70	19.72	2.11	0.33	10.68	3	97.50
6	3	14.14	4.60	53.20	19.82	0.65	0.60	7.00	3	91.00
7	3	10.37	8.28	55.24	16.21	1.35	0.00	8.56	3	88.50
8	3	13.39	6.25	51.98	17.31	2.27	0.73	8.07	3	93.80
9	3	12.42	5.97	49.77	19.63	1.87	0.27	10.07	3	96.70
10	3	13.43	6.92	47.91	18.95	2.79	0.00	10.01	3	93.20
11	3	12.46	4.87	49.50	19.14	2.95	0.59	10.49	3	97.00
12	3	13.50	3.04	51.35	20.78	2.19	0.64	8.50	3	94.30

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表 3 自动多视域分析各种物相的颗粒个数

Table 3. Numbers of varous phases by multiple fields auto analysis

视域	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	合计
物相
1	11	7	5	7	8	6	5	8	6	7	7	1	6	5	10	99
2	12	6	6	2	12	7	4	4	6	9	3	9	5	6	13	104
3	51	30	23	25	29	29	10	32	25	32	13	15	15	15	26	370
合计																573

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表 4 自动多视域分析每个视域、每种物相的平均直径及所占的面积百分比

Table 4. Average diameter and area percentage of each phase in each field by multiple fields analysis

视域	物相1(磁铁矿)粉色		物相2(橄榄石)黄色		物相3(单斜辉石)兰色
视域	平均直径(μm)	面积百分比	平均直径(μm)	面积百分比	平均直径(μm)	面积百分比
1	5.21	8.70	2.00	1.30	2.26	8.00
2	3.42	2.28	1.31	0.28	1.83	2.91
3	5.11	3.57	1.31	0.27	2.40	3.85
4	3.09	1.80	0.86	0.04	1.96	3.29
5	3.40	2.71	1.51	0.83	1.87	3.20
6	7.76	10.81	1.60	0.54	1.92	3.19
7	4.06	3.20	1.08	0.13	1.76	0.87
8	4.30	4.55	1.32	0.20	1.74	2.67
9	5.01	4.70	1.10	0.22	1.96	2.80
10	4.10	3.61	1.42	0.68	1.90	3.79
11	2.99	1.99	1.39	0.15	2.98	4.07
12	6.45	0.10	2.23	1.25	4.10	15.31
13	3.90	2.61	1.38	0.30	2.66	5.09
14	4.06	3.07	1.50	0.36	1.87	1.42
15	6.14	13.62	1.16	0.51	2.25	3.89
平均值	4.60	4.49	1.41	0.47	2.23	4.29

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