儀器分析在現代巖礦分析技術中的應用

王磊(華東冶金地質勘查局八一二地質隊，安徽 銅陵 244000)

0 引言

巖石其實是地殼中形成的特殊物質，它通常是由一種礦物或者多種礦物組成，并且能夠在人類社會的生產生活中起到關鍵性的作用。而巖石礦物分析指的是對正在勘查過程中的目標礦物進行化學成分的分析以及確定，為礦產開采以及礦床查找的下一步措施提供較為準確的先驗信息。

1 巖礦分析的主要特征概述

巖礦分析指的不只是對某一種巖礦物質進行研究與分析，因為巖礦物質本身就具有種類繁多的特性，現階段所勘查明確的巖礦物質，幾乎就包括了天然存在的所有元素，因此相比較礦產資源勘測與開采的其他工序流程而言，巖礦分析是最具技術性的工作。之所以稱其為最具技術性的工作，是因為巖礦物質本身的包含范圍廣，更因為在整個分析的過程中需要使用到較為豐富的分析技術。巖礦分析還具有一些其他特點：測試含量的跨度較大，相互干擾較為嚴重。除此之外，需要技術人員具有高度負責的專業素養以及高超的專業技能也是巖礦分析中較為主要的特征。

2 巖礦分析的發展歷史與現狀概述

巖礦分析技術由來已久，從產生發展至今經歷了較為漫長的時間。縱觀整體的發展史，巖礦分析技術的發展大體可以分為三個階段。

2.1 20世紀50年代

在這個階段內，由于科學技術發展的限制，巖礦分析主要是以濕法化學分析方式為主，這種分析方式的使用，能夠對巖石礦物中的主要成分進行較為詳細的分析與記錄。20世紀50年代正值我國建國之初，百廢待興，急需相應的科學技術來支持我國的經濟發展以及工業生產。而相關技術的使用使得碳酸鹽以及硅酸鹽的系統分析流程順利建立，這為我國的建國初期國民經濟發展帶來了重大的幫助。當然，這種古老的濕法化學分析方式也有很明顯的弊端。首先它需要通過較為漫長的操作流程才能夠獲得分析結果，并且需要耗費高強度的人力成本。在使用該分析方式進行巖石礦物分析的過程中，還很有可能會對環境造成較為嚴重的污染。因此通過相應的技術改進與完善，來使得傳統的濕法化學分析方式弊端得到糾正，是很有必要的，也是很有意義的。

2.2 20世紀50年代至70年代

20世紀50年代至70年代是科學技術高度發達的黃金期，在這個階段內出現了許多較為先進靈敏、精確度高的分析儀器。這些分析儀器的研發與運用，使得巖石礦物分析邁入了嶄新的階段。首先需要說到的是原子吸收光譜法。這種依托于先進分析儀器而研發的新型分析方法，能夠快速準確的測試出巖石礦物中的痕量金屬元素，為巖石礦物分析打開了新的局面。同時，X射線熒光光譜法的使用完美替代了原本在20世紀50年代占據主要地位的濕法化學分析技術。這種新興光譜分析技術的運用，不僅能夠代替原本的濕法化學分析技術，進行詳細精確的化學分析以及鹽酸、碳酸系統的建立。而且相比較傳統的濕法化學分析技術而言，這類X射線熒光光譜法，具有更高的分析準確度以及分析速率。因此20世紀50年代至70年代是巖石礦物分析理念得到迅速改進的關鍵時期，該年段在巖石礦物分析發展史上具有不可忽視的貢獻。

2.3 20世紀80年代以后

到了20世紀80年代以后，相關的科學技術發展速率又上升到了一個新的階段。這階段中，信息技術的使用對巖石礦物分析領域產生了重大影響。信息技術的發展帶來的，是分析技術的自動化以及信息化趨向。

在這個階段，巖石礦物分析技術的發展不單單是某個國家單獨進行的研究，都有各類研究技術的推行與廣泛發展，導致該階段的巖石礦物分析技術產生了國際化的趨向。而隨著信息技術的進一步更新，原本的化學分析方式，開始逐漸被儀器分析方式所取代。現代儀器分析方式中有較為具有代表性的探索技術，相關探掃技術能夠幫助進行各類分析技術的集合，使得巖石礦物分析更具現代性。而隨著礦產資源的勘測與開采工作愈發受到重視，相關資源探測與開采小組開始嘗試通過野外現場分析的方式來進行巖石礦物的分析與研究，這就為現代的巖石礦物分析擠出了更具技術性標準的高要求。在信息技術的發展以及科學研究發展的雙重加持下，未來的巖石礦物分析應當會變得更加注重痕量以及超痕量分析技術，使得巖石礦物分析中一直存在的兩大技術難題，即貴金屬分析以及稀土金屬元素分析技術難題得到攻克。

3 儀器分析在現代巖礦分析中的應用

儀器分析相比較傳統的化學分析方式而言，具有明顯的優勢。因此使用儀器分析方式來進行現代巖石礦物的分析是很有必要的，也是很有意義的。下文將對儀器分析在現代巖礦分析中的應用進行研究。

3.1 精度與密度較高

國家在現代巖石礦物分析技術的使用中，一直都有相對應的標準來規范，最終檢測的精度與密度。而在使用儀器分析方式對現代巖石礦物進行分析的過程中，相關技術人員都會自覺的使用國家一級標準來對巖石礦物的勘測精度與密度進行相對應的考核與記錄。具體而言，相對應的精確度要求控制是0.13，超越該數值則被視為不達標。相對應的精密度要求控制在15%，超出該數值也被視為不達標。而在這一標準要求出現之前，地球化學樣品分析其實是存在既定標準的。將兩個標準進行比對可以清楚的認知到，使用分析儀器來對礦物巖石進行分析要比傳統的分析方式有更嚴苛的精度要求。而在我國相關標準的闡述中還有一個較為特殊的補充規定。該規定中提出了與以往具有較大不同的分析配套方式。在這些配套方案中指定了相對應的分析方式來對巖石礦物進行研究與分析。而這些配套的分析方式中，都有一個相同的特點，那就是所有使用配套方式進行研究與分析的巖石礦物，都需要通過儀器分析的方法來進行測量。同時在使用配套方式進行測量的巖石礦物樣品制備中，其制備要求要遠遠高于傳統的地球化學普通樣品制備要求。

因此從上述的各個方面都不難發現，使用儀器設備來進行巖石礦物分析，所需要達到的密度與精度要求都要比使用化學分析方式高得多，并且儀器分析在現階段的巖石礦物分析技術中，占有十分重要的地位。

3.2 檢出限較低

補充規定中，除了提出與以往有較大不同的分析配套模式之外，還對33個元素的檢出限做出了較為明確和詳細的規定。相比較傳統的地球化學普通樣品制備中的元素而言，補充規定中的檢出限都具有較低的特點。在日常的檢測分析方法中，有很多方式能夠提高元素的檢出限。較為常見的是優化分離富集法，這種方式能夠在提高待檢測溶液中銅的濃度的基礎上提升檢出限。但需要注意的是使用這種方式來提升檢出限，能夠提升的范圍是有一定限制的，因此在很多情況下并不能起到很好的提升效果。除此之外還有一種方法是通過采用更高靈敏度的元素檢測儀器來提升檢出限。常用的高靈敏度檢測儀器有等離子體質譜以及無火焰原子吸收光譜。按照實驗效果來進行分析，使用高靈敏度的檢測儀器來提高檢出限，其效果要好于使用優化分離富集法。因此在現階段，大多數技術人員都會采取使用高靈敏度的元素檢測儀的方式來進行檢出限的提升。隨著時代的發展以及科技的進步，未來或許會有比使用高靈敏度檢測儀器更加方便快捷的方式來進行檢出限的提升，這需要相關技術人員的不斷研發努力。

3.3 相關質量的把控更加嚴格

補充規定除了提到配套分析模式以及檢出限詳細規定之外，還提到了對實驗外部的質量把控。有關實驗外部的質量把控內容包含了眾多流程，元素合格率的控制就是質量把控的重要內容，除此之外還有標準測量值以及監控樣標準值這兩者的樣本方差檢驗，也是質量把控中需要注意到的重要內容之一。在設定分析的檢出限方面，也需要為了貼合內部質量進行配套合理性限定。與此同時，標準物質合格率也制定了與內部質量貼合的標準。而在外部質量方面也有相應的合格率標準。為了使得我國的地球化學填圖技術以及相關的普查工作技術水平能夠保持較為領先的狀態，我國相關技術人員就需要對地球化學樣品分析技術保持高水準的關注。這份關注不單單體現在周密詳細的流程制定上，還體現在相關質量的嚴格把控上。為了使得所有巖石礦物分析技術都能夠在相關質量的把控上，保持嚴格的高水準。有關技術人員必須要使用儀器分析的方式來進行巖石礦物的測定與分析。為了不斷的提升分析儀器的靈敏度以及精確程度，我國相關技術人員需要不斷的對分析儀器的相關參數進行完善與調整。而完善與調整過程本身少不了信息技術的運用。換句話說，信息技術的運用對于我國的技術人員而言是至關重要的。它能夠使得分析儀器往智能化、自動化的方向發展，使得我國的巖石礦物分析向更高階段邁進。但這并不意味著信息技術的運用，便是巖石礦物分析形態與方式轉化的最終狀態。只有與時俱進、開拓創新，我國的巖石礦物分析技術才能夠不斷取得新的突破。

4 結語

需要注意的是，無論是何種類型的巖石礦物都是短時間內不可再生的珍貴資源。因此，即便采用較為先進的巖石礦物分析技術來對相關成分進行研究與分析，也需要注意到相關巖石礦物的使用不可超出限度，否則將會影響到人類未來的生存與發展。但隨著科學技術的不斷進步，或許會有更多的方式來提升巖石礦物有關元素在人類生產生活當中的利用率，這是相關研究人員必須關注的。