雷九云 趙思傳

（云南地礦國(guó)際礦業(yè)股份有限公司，云南 昆明 650051）

近年來(lái)野外地質(zhì)勘查和礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)，受到了越來(lái)越多的制約，在地質(zhì)找礦中急需一種輕便、機(jī)動(dòng)而又能及時(shí)取得元素成分和含量的手段。X射線熒光分析技術(shù)基本滿(mǎn)足了這一需要，便攜式X熒光儀在地質(zhì)勘查行業(yè)越來(lái)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(chǎng)X射線熒光技術(shù)能夠在野外現(xiàn)場(chǎng)對(duì)巖礦石、土壤中的多種元素實(shí)現(xiàn)快速定性、定量的測(cè)定工作，在地質(zhì)學(xué)研究、礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)、礦山開(kāi)采和選冶過(guò)程分析等方面，已有大量成功的應(yīng)用實(shí)例。20世紀(jì)80～90年代，現(xiàn)場(chǎng)X射線熒光技術(shù)在我國(guó)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(shù)應(yīng)用于野外地質(zhì)勘查工作，可以現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)取得元素成分和含量，及時(shí)圈定異常、追蹤異常和評(píng)價(jià)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(zhì)勘查行業(yè)得到重視和應(yīng)用。主要是因?yàn)橐巴夤ぷ鳝h(huán)境比較惡劣，需要一種輕便、機(jī)動(dòng)而又能及時(shí)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(duì)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(zhì)工程取樣點(diǎn)直接測(cè)量目標(biāo)元素的X射線熒光強(qiáng)度，對(duì)目標(biāo)元素進(jìn)行定性、定量或半定量分析，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)礦體和驗(yàn)證異常，評(píng)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(zhì)找礦和礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)提供有力的資料。

便攜式X射線熒光儀應(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于X射線熒光儀自身探測(cè)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(yuǎn)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(xué)特性來(lái)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(xué)性質(zhì)相近，在自然界中常以硫化物或復(fù)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(xué)暈中，基本上都會(huì)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(dú)測(cè)量一種元素或測(cè)量多種元素組合的特征X射線強(qiáng)度來(lái)圈定礦化異常，從而達(dá)到尋找金礦的目的。

1 儀器設(shè)備與樣品分析

1.1 X熒光技術(shù)工作原理

某些物質(zhì)受一定波長(zhǎng)的光激發(fā)后，在極短時(shí)間內(nèi)（10-8秒）會(huì)發(fā)射出波長(zhǎng)大于激發(fā)波長(zhǎng)的光，這種光稱(chēng)為熒光，也被稱(chēng)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(yīng)用及有關(guān)的方法稱(chēng)為熒光技術(shù)。

測(cè)定特征X射線能量可對(duì)元素進(jìn)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(duì)元素進(jìn)行定量分析。對(duì)于半無(wú)限大空間飽和厚度，并且表面均勻的樣品，當(dāng)二次熒光可以忽略時(shí)，目標(biāo)元素含量可用下面兩式測(cè)定：

單一元素單一礦種測(cè)量公式：

式中Cf為待測(cè)元素含量，a為斜率，Kx為待測(cè)元素的特征X射線熒光強(qiáng)度，b為斜率。多元素、復(fù)雜礦種的多參數(shù)測(cè)量公式：

式中Cf為待測(cè)元素含量，A為A元素的系數(shù)，Kx為待測(cè)元素的特征X射線熒光強(qiáng)度，B為B元素的系數(shù)，Ky為待測(cè)元素的特征X射線熒光強(qiáng)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(duì)測(cè)量方法,必須先分別對(duì)已知含量的樣品(標(biāo)準(zhǔn)樣品)進(jìn)行測(cè)量,從而建立工作曲線及數(shù)據(jù)庫(kù),才能進(jìn)行準(zhǔn)確的儀器分析。在野外作業(yè)前,要求使用標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)儀器進(jìn)行了標(biāo)定,這些標(biāo)準(zhǔn)樣品的含量保證了被測(cè)樣品的含量都覆蓋在此范圍內(nèi)。

分析樣品進(jìn)行干燥、破碎、研磨后,要求過(guò)60目篩,樣品經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后,將部分裝入樣杯待分析,其余部分送化驗(yàn)室做化學(xué)分析。樣品制好后,將樣杯置于X熒光探頭上方,進(jìn)行分析。X熒光分析儀分析樣品時(shí),每個(gè)樣品測(cè)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(guò)研磨、干燥等簡(jiǎn)單處理后,現(xiàn)場(chǎng)利用便攜式X熒光分析儀進(jìn)行了分析,并從所采樣品中按10-20%篩選送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)分析、光譜半定量分析，X熒光分析儀現(xiàn)場(chǎng)分析數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，兩者誤差要求在＜5%。

2 X射線熒光技術(shù)在野外的應(yīng)用

2.1 確定分析元素及元素組合的種類(lèi)

在進(jìn)行野外現(xiàn)場(chǎng)X射線熒光分析工作之前，首先要對(duì)礦區(qū)地質(zhì)情況了全面了解（巖礦石類(lèi)型及其分布情況、地質(zhì)構(gòu)造的分布、礦化蝕變類(lèi)型、不同元素及元素組合分布特點(diǎn)等），在此基礎(chǔ)上結(jié)合地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，確定野外現(xiàn)場(chǎng)X射線熒光分析元素及元素組合的種類(lèi)。

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(kāi)展工作前，必須嚴(yán)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(shuō)明書(shū)完成測(cè)試參數(shù)的設(shè)置工作（完成各種目標(biāo)元素微分譜的測(cè)量，據(jù)此對(duì)目標(biāo)元素的測(cè)量道址進(jìn)行設(shè)置等）。

2.3 工作區(qū)測(cè)網(wǎng)的布置

與其他物化探方法一樣，X射線熒光現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量也按一定的網(wǎng)度進(jìn)行。由于X射線熒光方法具有現(xiàn)場(chǎng)快速、低成本和X射線穿透深度和作用范圍較小的特點(diǎn)，一般要求按物化探方法加密1倍測(cè)網(wǎng)。具體的測(cè)網(wǎng)密度布置，在不同的地質(zhì)找礦和地質(zhì)勘探階段、不同地區(qū)、不同的地質(zhì)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(cè)網(wǎng)布置要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行必要的加密。

2.4 測(cè)點(diǎn)上X射線熒光的測(cè)量工作

為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性，所選測(cè)點(diǎn)應(yīng)具有一定的代表性，X射線熒光測(cè)量方法有兩種：一是在所選測(cè)點(diǎn)上將探測(cè)器放置平穩(wěn)后直接進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量前必須對(duì)測(cè)點(diǎn)的巖石表面進(jìn)行清理，保證測(cè)點(diǎn)表面是新鮮的和較為平整的，以保證整個(gè)測(cè)量過(guò)程中探測(cè)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(duì)采集到的具有代表性的測(cè)點(diǎn)樣品粉碎到一定粒度后，放在樣品杯中，置于探測(cè)器的探測(cè)窗口進(jìn)行測(cè)量，這種方法可以提高被測(cè)樣品的測(cè)量精度和數(shù)據(jù)的可信度。

2.5 測(cè)量數(shù)據(jù)的整理

為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度和準(zhǔn)確度，減少統(tǒng)計(jì)誤差，必須對(duì)所獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，以保證數(shù)據(jù)的可信度，提高地質(zhì)異常解釋評(píng)價(jià)的質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

X射線熒光分析方法是一種輕便、快速、低成本的方法，結(jié)合其它地質(zhì)勘查方法，能大幅度加快地質(zhì)勘查工作進(jìn)程，短找礦周期，節(jié)約成本，提高找礦成果；實(shí)踐表明X射線熒光技術(shù)野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試必將得到廣泛的應(yīng)用。

運(yùn)用X熒光技術(shù)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(gòu)造的走向和產(chǎn)狀，對(duì)地下隱伏構(gòu)造具有指示作用；同時(shí)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(yīng)對(duì)X熒光分析結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響，但通過(guò)采用正確的工作方法，可以減少以上效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，保證測(cè)量精度。

儀器標(biāo)定的結(jié)果，決定測(cè)量的結(jié)果。所以標(biāo)準(zhǔn)樣與礦區(qū)被測(cè)未知樣越相似，標(biāo)定結(jié)果越接近實(shí)際，其測(cè)定結(jié)果也越接近實(shí)際情況。此外標(biāo)樣中被測(cè)元素的含量范圍應(yīng)完全覆蓋未知樣品相應(yīng)元素的濃度變化范圍。

[1]林延昌，葛良全.現(xiàn)場(chǎng)X射線熒光技術(shù)在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用[M].北京：原子能出版社，2002.

[2]吳越,方方,向銘,等.EDXRF技術(shù)在金屬礦勘查中的應(yīng)用[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù),2008,28(6).

[3]張國(guó)見(jiàn),周四春.現(xiàn)場(chǎng)X熒光探測(cè)技術(shù)在馬腦殼金礦外圍找礦中的應(yīng)用研究[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2010，(03).

[4]何航，葛良全，程鋒，楊年.新一代X熒光儀在河流底質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，(08).