• 中国出版政府奖提名奖

    中国百强科技报刊

    湖北出版政府奖

    中国高校百佳科技期刊

    中国最美期刊

    留言板

    尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

    姓名
    邮箱
    手机号码
    标题
    留言内容
    验证码

    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

    张素新, 张毅, 何德涛, 2014. 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. 地球科学, 39(9): 1301-1308. doi: 10.3799/dqkx.2014.111
    引用本文: 张素新, 张毅, 何德涛, 2014. 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. 地球科学, 39(9): 1301-1308. doi: 10.3799/dqkx.2014.111
    Zhang Suxin, Zhang Yi, He Detao, 2014. Study on Particle Phase Analysis Method of Energy Disperse Spectroscopy: A Case Study of Cenozoic Basalts from Datong, Shanxi Province. Earth Science, 39(9): 1301-1308. doi: 10.3799/dqkx.2014.111
    Citation: Zhang Suxin, Zhang Yi, He Detao, 2014. Study on Particle Phase Analysis Method of Energy Disperse Spectroscopy: A Case Study of Cenozoic Basalts from Datong, Shanxi Province. Earth Science, 39(9): 1301-1308. 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
    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

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

    • 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.

       

    • 图  1  原始背散射电子图像

      Fig.  1.  Original backscattered electron image

      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

      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

      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

      图  5  利用Fe2O3、CaO、SiO2绘制的三元视图

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

      图  6  自动多视域分析拼接图

      Fig.  6.  Collage of automatic fields

      图  7  磁铁矿颗粒平均直径直方图

      Fig.  7.  Histogram of magnetite particle size distribution

      图  8  橄榄石颗粒平均直径直方图

      Fig.  8.  Histogram of olivine particle size distribution

      图  9  单斜辉石颗粒平均直径直方图

      Fig.  9.  Histogram of monoclinic pyroxene particle size distribution

      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
      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
      下载: 导出CSV

      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
      下载: 导出CSV

      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
      下载: 导出CSV

      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
      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
      下载: 导出CSV
    • EDAX Inc., 2003. Genesis Spectrum User's Manual.
      FEI Company, 2002. The Quanta 200 User's Operation Manual, 1-22.
      Goldstein, J.I., Newbury, D.E., Joy, D.C., et al., 2003. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. Springer.
      Gottlieb, P., Wilkie, G., Sutherland, D., et al., 2000. Using Quantitative Electron Microscopy for Process Mineralogy Applications. Journal of Metals, 52(4): 24-25. doi: 10.1007/s11837-000-0126-9
      Hoal, K.O., Appleby, S.K., Stammer, J.G., et al., 2009. SEM-Based Quantitative Mineralogical Analysis of Peridotite, Kimberlite, and Concentrate. Lithos, 112: 41-46. doi: 10.1016/j.lithos.2009.06.009
      Jiang, M.L., 2009. Particle Size Analysis and Its Geological Applications. Journal of Oil and Gas Technology, 31(1): 161-163 (in Chinese).
      Kong, M.G., 2004. Simple Discussion of the Analytic Technology of Energy Spectrum in Kevex SIGMATM X-Ray Energy Dispersive Spectrometer. Modern Scientific Instruments, (1): 58-59 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-XDYQ200401019.htm
      Li, X.T., 2006. EDS Analysis Methods and Characteristics. 2006 Oxford Instruments Microanalysis Seminar Handouts, 1-40 (in Chinese).
      Liao, Q.C., Lan, F.L., 1990. SEM Principles and Application Technology. Metallurgical Industry Press, Beijing, 285-287 (in Chinese).
      Liu, X.H., Feng, M.Y., Luo, J.L., et al., 2009. Analysis of Influence Factors on Sandstone Reservoirs of the Chang 8 and Chang 6 Members in Xifeng Oil Field, Southwestern Ordos Basin. Journal of Northwest University (Natural Science Edition), 39(1): 102-108 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-XBDZ200901033.htm
      Liu, X.F., 1982a. Particle Size Analysis Lectures (Four). Minerals and Rocks, (3): 96-110 (in Chinese).
      Liu, X.F., 1982b. Particle Size Analysis Lectures (Three). Minerals and Rocks, (2): 123-132 (in Chinese).
      Lyman, C.E., 1990. Scanning Electron Microscopy, X-Ray Microanalysis, and Analytical Electron Microscopy: A Laboratory Workbook. Springer.
      Pan, Z., L., Zhao, A.X., Pan, T.H., 2004. Crystallography and Mineralogy (Volume Two). Geological Publishing House, Beijing, 245-263 (in Chinese).
      Pownceby, M., MacRae, C., Wilson, N., 2007. Mineral Characterisation by EPMA Mapping. Minerals Engineering, 20(5): 444-451. doi: 10.1016/j.mineng.2006.10.014
      Ran, J., Du, G., Pan, Z.X., 2011. Study on Methods for Particle Size Analysis of Sediment Samples. Rock and Mineral Analysis, 30(6): 669-676 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-YKCS201106006.htm
      Yang, Y.Z., He, J.S., 1982. An Application of the Data Concerning Grain-Size Analysis of Thin Section in Discriminating Sedimentary Environment of the Late Precambrian in the Qinling Range. Geology of Shaanxi, 2(2): 95-100 (in Chinese with English abstract).
      Zhang, D.T., 2009. Scanning Electron Microscopy and Energy Dispersive Analysis Techniques. South China University of Technology Press, Guangzhou (in Chinese).
      蒋明丽, 2009. 粒度分析及其地质应用. 石油天然气学报, 31(1): 161-163. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JHSX200901042.htm
      孔明光, 2004. 浅谈Kevex SIGMATMX射线能谱仪中的能谱分析技术. 现代科学仪器, (1): 58-59. doi: 10.3969/j.issn.1003-8892.2004.01.020
      李香庭, 2006. EDS的分析方法与特点. 2006牛津仪器显微分析研讨会讲义, 1-40.
      廖乾初, 蓝芬兰, 1990. 扫描电镜原理及应用技术. 北京: 冶金工业出版社, 285-287.
      刘小洪, 冯明友, 罗静兰, 等, 2009. 西峰油田长8和长6储层物性影响因素分析. 西北大学学报(自然科学版), 39(1): 102-108. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XBDZ200901033.htm
      刘岫峰, 1982a. 粒度分析讲座(四). 矿物岩石, (3): 96-110. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWYS198106014.htm
      刘岫峰, 1982b. 粒度分析讲座(三). 矿物岩石, (2): 123-132. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWYS198202014.htm
      潘兆橹, 赵爱醒, 潘铁虹, 2004. 结晶学及矿物学(下册). 北京: 地质出版社, 245-263.
      冉敬, 杜谷, 潘忠习, 2011. 沉积物粒度分析方法的比较. 岩矿测试, 30(6): 669-676. doi: 10.3969/j.issn.0254-5357.2011.06.004
      杨应章, 何建社, 1984. 利用薄片粒度资料判别高山河组及罗圈组岩相的探讨. 陕西地质, 2(2): 95-100. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SXDY198402009.htm
      张大同, 2009. 扫描电镜与能谱仪分析技术. 广州: 华南理工大学出版社.
    • 加载中
    图(9) / 表(4)
    计量
    • 文章访问数:  3492
    • HTML全文浏览量:  438
    • PDF下载量:  282
    • 被引次数: 0
    出版历程
    • 收稿日期:  2014-02-02
    • 刊出日期:  2014-09-01

    目录

      /

      返回文章
      返回