简述X射线荧光技术在地质勘查中的应用

摘要：Ｘ射线荧光技术具有快速、低成本等特点，主要应用于冶金、煤矿、材料、环保、等部门，近年来也运用于地质勘查并发挥了重要作用；本文介绍了Ｘ射线荧光技术在地质勘查中的原理和应用，对加快地质勘查工作进度、缩短找矿周期有着重要意义。

关键词：Ｘ射线；荧光技术；地质勘查

中图分类号：TU195+1 文献标识码：A

近年来野外地质勘查和矿产资源评价，受到了越来越多的制约，在地质找矿中急需一种轻便、机动而又能及时取得元素成分和含量的手段。X射线荧光分析技术基本满足了这一需要，便携式X荧光仪在地质勘查行业越来越受重视，在金属勘查方面取得了较好的找矿效果。

利用现场Ｘ射线荧光技术能够在野外现场对岩矿石、土壤中的多种元素实现快速定性、定量的测定工作，在地质学研究、矿产资源评价、矿山开采和选冶过程分析等方面，已有大量成功的应用实例。20世纪80～90年代，现场Ｘ射线荧光技术在我国金矿勘查中发挥了重要作用，取得了令人瞩目的找矿效果。该技术应用于野外地质勘查工作，可以现场及时取得元素成分和含量，及时圈定异常、追踪异常和评价异常；缩短找矿周期，节约成本，提高找矿成果。

Ｘ射线荧光分析方法在地质勘查行业得到重视和应用。主要是因为野外工作环境比较恶劣，需要一种轻便、机动而又能及时取得元素成分和含量数据的手段。用便携式Ｘ射线荧光仪，在野外一般不需要特别加工样品就能直接对岩矿石露头、探槽、浅井、剥土、采矿工作面、刻槽样品、钻孔岩矿心等地质工程取样点直接测量目标元素的Ｘ射线荧光强度，对目标元素进行定性、定量或半定量分析，从而及时发现矿体和验证异常，评定岩矿品位、矿化地段、划分矿化异常与非异常的界线、划分矿与非矿的界线，为地质找矿和矿产资源评价提供有力的资料。

便携式Ｘ射线荧光仪应用于找矿可以分为直接找矿和间接找矿两方面：以X 射线荧光找金矿为例,由于金元素的克拉克值丰度远远小于Ｘ射线荧光仪自身探测线，加之金元素的K系特征X 射线Kα1的能量为68.79kev，而我们目前使用的激发源的能量（Pu能量为11.6～21.7kev，Am能量为59.5kev和26.4kev）远小于68.79kev，它不能激发金元素的K系特征X射线，只能根据同属金元素IB 族中铜、银的地球化学特性来确定，由于金元素属于亲铜元素组和亲银元素组，与亲铜元素组和亲银元素组的地球化学性质相近，在自然界中常以硫化物或复杂硫化物的形式存在，与亲铜元素和亲银元素共生或伴生一起，在金矿的地球化学晕中，基本上都会有铜、砷、银等亲铜元素和亲银元素的异常晕出现，所以可以将它们作为找金矿的良好指示，用单独测量一种元素或测量多种元素组合的特征Ｘ射线强度来圈定矿化异常，从而达到寻找金矿的目的。

1仪器设备与样品分析

1.1Ｘ荧光技术工作原理

某些物质受一定波长的光激发后，在极短时间内（10-8秒）会发射出波长大于激发波长的光，这种光称为荧光，也被称作元素Ｘ特征射线，各种元素特征Ｘ射线能量各不相同，利用这种差异在各方面的应用及有关的方法称为荧光技术。

测定特征Ｘ射线能量可对元素进行定性分析；在一定条件下，特征Ｘ射线的峰面积与元素含量（品位）成正比，据此可对元素进行定量分析。对于半无限大空间饱和厚度，并且表面均匀的样品，当二次荧光可以忽略时，目标元素含量可用下面两式测定：

单一元素单一矿种测量公式：

Cf=a×Kx+b（1）

式中Cf为待测元素含量，a为斜率，Kx为待测元素的特征Ｘ射线荧光强度，b为斜率。多元素、复杂矿种的多参数测量公式：

Cf=A×Kx+B×Ky+b（2）

式中Cf 为待测元素含量，Ａ为Ａ元素的系数，Kx为待测元素的特征Ｘ射线荧光强度，B为B元素的系数，Ky为待测元素的特征Ｘ射线荧光强度，b为斜率。

1.2Ｘ荧光仪分析方法

仪器采用的Ｘ射线荧光分析方法是一种相对测量方法,必须先分别对已知含量的样品(标准样品)进行测量,从而建立工作曲线及数据库,才能进行准确的仪器分析。在野外作业前,要求使用标准样品对仪器进行了标定,这些标准样品的含量保证了被测样品的含量都覆盖在此范围内。

分析样品进行干燥、破碎、研磨后,要求过60目筛,样品经过简单处理后,将部分装入样杯待分析,其余部分送化验室做化学分析。样品制好后,将样杯置于X荧光探头上方,进行分析。X荧光分析仪分析样品时,每个样品测量3min。

1.3 样品采集与分析

野外样品采集包括土壤样、岩矿样等，各样品经过研磨、干燥等简单处理后,现场利用便携式X荧光分析仪进行了分析,并从所采样品中按10-20％筛选送往实验室进行化学分析、光谱半定量分析，Ｘ荧光分析仪现场分析数据与实验室分析数据进行了对比，两者误差要求在＜5%。

2 Ｘ射线荧光技术在野外的应用

2.1 确定分析元素及元素组合的种类

在进行野外现场X 射线荧光分析工作之前，首先要对矿区地质情况了全面了解（岩矿石类型及其分布情况、地质构造的分布、矿化蚀变类型、不同元素及元素组合分布特点等），在此基础上结合地质学基础理论知识，确定野外现场X 射线荧光分析元素及元素组合的种类。

2.2 仪器工作性能检查和工作状态的调节

荧光仪工作性能的好坏直接决定最终工作的成败。开展工作前，必须严格检查仪器，保证所使用的X 射线荧光仪工作性能稳定正常，并按仪器操作说明书完成测试参数的设置工作（完成各种目标元素微分谱的测量，据此对目标元素的测量道址进行设置等）。

2.3 工作区测网的布置

与其他物化探方法一样，Ｘ射线荧光现场测量也按一定的网度进行。由于Ｘ射线荧光方法具有现场快速、低成本和Ｘ射线穿透深度和作用范围较小的特点，一般要求按物化探方法加密1倍测网。具体的测网密度布置，在不同的地质找矿和地质勘探阶段、不同地区、不同的地质条件下有所不同，可以按照放射性物探方法或其他物化探方法测网布置要求的基础上进行必要的加密。

2.4 测点上X 射线荧光的测量工作

为了保证测量数据的可靠性，所选测点应具有一定的代表性，Ｘ射线荧光测量方法有两种：一是在所选测点上将探测器放置平稳后直接进行测量，测量前必须对测点的岩石表面进行清理，保证测点表面是新鲜的和较为平整的，以保证整个测量过程中探测器的源样距的一致性。二是用随仪器配置的碎样加工工具，对采集到的具有代表性的测点样品粉碎到一定粒度后，放在样品杯中，置于探测器的探测窗口进行测量，这种方法可以提高被测样品的测量精度和数据的可信度。

2.5 测量数据的整理

为了保证测量数据的精确度和准确度，减少统计误差，必须对所获取的测量数据进行审核，以保证数据的可信度，提高地质异常解释评价的质量。

结束语

Ｘ射线荧光分析方法是一种轻便、快速、低成本的方法，结合其它地质勘查方法，能大幅度加快地质勘查工作进程，短找矿周期，节约成本，提高找矿成果；实践表明X射线荧光技术野外现场测试必将得到广泛的应用。

运用Ｘ荧光技术找金属矿是可行方法，它能很好地指示矿体的赋存位置，反映容矿构造的走向和产状，对地下隐伏构造具有指示作用；同时还能划分矿体的边界。

矿体颗粒度、不平度、不均匀度、水分度效应对Ｘ荧光分析结果会产生影响，但通过采用正确的工作方法，可以减少以上效应对测量结果的影响，保证测量精度。

仪器标定的结果，决定测量的结果。所以标准样与矿区被测未知样越相似，标定结果越接近实际，其测定结果也越接近实际情况。此外标样中被测元素的含量范围应完全覆盖未知样品相应元素的浓度变化范围。