地質(zhì)巖石礦物分析測(cè)試技術(shù)及其運(yùn)用分析

劉 冬，劉 丹

礦產(chǎn)品是最主要的資源，是人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)、生活和科學(xué)發(fā)展所不能缺少的基本物質(zhì)之一。礦產(chǎn)儲(chǔ)量的勘查過(guò)程中，對(duì)于怎樣迅速、正確地對(duì)巖層中的各種礦石成分進(jìn)行巖性結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算，以判明礦石資源的品位和儲(chǔ)量，再通過(guò)巖石礦物對(duì)所在區(qū)域的礦產(chǎn)品開(kāi)發(fā)利用價(jià)值，確定對(duì)礦山企業(yè)的投資規(guī)模，有著重大的意義和歷史作用。

1 巖石礦物的概述

1.1 礦物種類(lèi)

在天然界中，目前已知道的石頭就有三千多種。可是目前人們能掌握的也就僅僅100多種。常見(jiàn)的造巖礦物只有十余種，如石英、正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母、白云母、角閃石、輝石、橄欖石等，其余稱(chēng)非造巖礦物。按照含量有所不同的物質(zhì)也可以分成，含氧的巖礦，一般有紅鐵礦、巖英、褐鐵礦以及；碳酸鹽類(lèi)型的一般有白云巖、方解巖等；硅酸鹽類(lèi)的一般有橄欖石、綠簾等；硫酸鈉類(lèi)的一般有硫酸鈣、硫酸亞鐵等；此外還有含金屬單質(zhì)的黃巖礦等。

1.2 礦物形成

1.3 礦物的物理性質(zhì)和形狀特征

不一樣的礦物均有各自的外表特點(diǎn)與物理性質(zhì)，這些不一樣的外層是辨別礦物的主要根據(jù)，礦物的外層，色彩是各自不一樣的，有晶狀、立體、條狀、顆粒狀等，一般看到的大多數(shù)是條狀。可以通過(guò)它們的外部特征進(jìn)行分析測(cè)試。

2 巖石礦物分析與鑒定的重要性

2.1 在礦產(chǎn)普查作業(yè)流程中起到了十分關(guān)鍵的角色

對(duì)巖石礦產(chǎn)的分類(lèi)和評(píng)估工作是在當(dāng)前開(kāi)展地質(zhì)工作之前的基礎(chǔ)性工作，換句話說(shuō)搞地質(zhì)工作實(shí)際上是為更好的勘察礦產(chǎn)以及城市規(guī)劃與發(fā)展建設(shè)，以及為環(huán)境和有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害的防范及其治理工作，提高所必需的基礎(chǔ)地質(zhì)資源及其有關(guān)信息。對(duì)巖石礦產(chǎn)的鑒定及其分類(lèi)工作可以更好的查明和掌握當(dāng)前全國(guó)各地的些重要基礎(chǔ)地質(zhì)狀況，獲取有關(guān)的基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)信息等都具有十分關(guān)鍵的意義。而對(duì)巖石礦產(chǎn)進(jìn)行分類(lèi)評(píng)估，不但可以為日后的各項(xiàng)工程研究和設(shè)計(jì)提供所需要的資源，同時(shí)也對(duì)合理使用資源，逐步的改變質(zhì)量相對(duì)低下的地貌條件和防止自然災(zāi)害，提供了其所需要的資源數(shù)據(jù)。

2.2 對(duì)巖石礦產(chǎn)的分類(lèi)識(shí)別和有效評(píng)估

大自然中的石頭礦產(chǎn)一般都是在某種地質(zhì)作用力下，或通過(guò)某種物理的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的，包含許多甚至是一些微量元素的礦產(chǎn)。因此利用科學(xué)方法探明了其所含有何種化學(xué)元素及其礦物質(zhì)的具體類(lèi)型后，對(duì)判斷這些石頭礦產(chǎn)本身的利用價(jià)值或者經(jīng)濟(jì)價(jià)值等重要方面都起著很大意義。另外，對(duì)石頭礦產(chǎn)加以鑒別分析方法對(duì)日后的資源利用或者普查找礦都具有十分重大的意義。由于剖析石頭礦產(chǎn)的步驟非常復(fù)雜，因此剖析石頭礦產(chǎn)的工作如何得以良好開(kāi)展，也深刻影響了礦產(chǎn)勘查的進(jìn)展。分析與研究巖石礦物質(zhì)過(guò)程中，首先需要了解足夠的基礎(chǔ)知識(shí)，并提出具體實(shí)施方案，方案內(nèi)容也需要詳細(xì)而具體，才能夠得出正確的分析結(jié)論，從而準(zhǔn)確地評(píng)估巖石礦物的有關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)值，促進(jìn)礦物資源項(xiàng)目的成功實(shí)施。再者，還必須全面注重對(duì)巖石礦物的細(xì)節(jié)調(diào)查，以保證全部的礦石成分都不被遺漏，才能夠使礦石資源實(shí)現(xiàn)其最高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3 地質(zhì)巖石礦物分析測(cè)試技術(shù)的要點(diǎn)

3.1 地質(zhì)巖石礦物樣品分析技術(shù)

物理化學(xué)分析方法的試樣，是指對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)等樣品物料開(kāi)展的物理化學(xué)分析方法，它也被稱(chēng)為試樣。在巖土礦產(chǎn)分析方法的研究主體內(nèi)，試樣是指化學(xué)分析方法時(shí)所稱(chēng)取的試樣，通常只是零點(diǎn)幾克甚至幾克重，但分析方法結(jié)論卻代表的是幾噸之上甚至數(shù)萬(wàn)噸之上的巖土礦產(chǎn)狀況，所以需要確保分析方法試樣必須具備極強(qiáng)代表性，也就是說(shuō)，試樣的平均成分應(yīng)該和整個(gè)礦石的一般成分一致，具備高度代表性，才可以提高分析方法結(jié)論的準(zhǔn)確度。

因此，在分析計(jì)算前，就必須根據(jù)實(shí)際狀況，進(jìn)行試樣選擇與設(shè)計(jì)工作。通常在礦山選擇了適當(dāng)?shù)娜拥攸c(diǎn)后進(jìn)行試樣選擇工作，或按照原計(jì)劃設(shè)計(jì)的取樣量在圍巖礦體內(nèi)進(jìn)行原始試樣選擇。在巖石礦物分析方法中，以試樣為研究主體，其品質(zhì)影響后期的分析結(jié)論，所以要按照規(guī)定，選擇具有代表性的試樣。在取樣收集后首先要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，待確定符合檢測(cè)條件后便可開(kāi)展巖石礦物分析方法。在運(yùn)送至試驗(yàn)室后，有專(zhuān)人負(fù)責(zé)對(duì)試樣的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析、檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)分析結(jié)果錄入工作，以保持記錄準(zhǔn)確。

在進(jìn)行了對(duì)所采集樣本的檢驗(yàn)工作，并確定為合格以后方可對(duì)巖土礦產(chǎn)進(jìn)行分類(lèi)。相關(guān)礦石試樣運(yùn)送至試驗(yàn)室之后，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員要分析和檢測(cè)試樣的有關(guān)指標(biāo)，并把測(cè)定成果記錄下來(lái)。鑒別石頭的試樣通常只有幾克就能夠，但是必須先要粉碎礦物巖石，然后進(jìn)行鑒別檢測(cè)。

1）繪圖計(jì)算。主要用于圖形界面的繪圖操作，如繪制深度信息的時(shí)間曲線。繪圖操作通過(guò)Qt的繪圖類(lèi)QPainter等實(shí)現(xiàn)。

3.2 地質(zhì)巖石定性測(cè)量技術(shù)

待進(jìn)行了試樣設(shè)計(jì)操作后，便需要完成樣品定量分析、半定量分析工作，其功能主要是把巖石礦物內(nèi)的有效化學(xué)成分與濃度簡(jiǎn)單、迅速地測(cè)量得出，以便指導(dǎo)后期化學(xué)分析項(xiàng)目，降低化驗(yàn)的盲目性，從而提高分析測(cè)試效果。但定性與定量分析只能把試樣的化學(xué)成分、濃度等粗略地分析后得出，而所得到的試驗(yàn)結(jié)論，就無(wú)法直接應(yīng)用，而只能作為依據(jù)。因此在具體分析測(cè)試過(guò)程中，就必須測(cè)定出試樣內(nèi)的主要成分含量、少量成分含量、微量成分含量、雜質(zhì)濃度等，作進(jìn)一步測(cè)定分析，也就是定量分析。

分析過(guò)程中，要嚴(yán)格地按照測(cè)定的規(guī)范流程來(lái)加工巖石，并同時(shí)進(jìn)行定量、定性分析。如此作的主要目的，是為了增進(jìn)人們對(duì)礦物巖石的認(rèn)識(shí)，從而確定巖石比例。定性分析完成以后，就必須由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際測(cè)量到的元素濃度，選用正確的方式加以計(jì)算，并要采取相應(yīng)的必要保護(hù)措施。此時(shí)最常見(jiàn)到的方法有生物化學(xué)分析法和發(fā)射光譜法。

3.3 正確選擇測(cè)定方法

通常情況下，可以選擇以下幾種方式確定某種礦物元素，但具體選擇什么，也必須依據(jù)情況具體判斷。

按照對(duì)檢測(cè)對(duì)象的具體特點(diǎn)選取。在明確了檢測(cè)對(duì)象以后，就必須找出工作要點(diǎn)，以便于選用適當(dāng)?shù)睦碚摲治鰴z測(cè)方法。比如在高純凈物料中檢測(cè)可溶性雜質(zhì)組成時(shí)，最重要的條件是敏感度。而對(duì)成品的標(biāo)準(zhǔn)試術(shù)含量檢測(cè)時(shí)，其準(zhǔn)確性尤為關(guān)鍵。可按照側(cè)重點(diǎn)，合理選用檢測(cè)分析方法。

按照被測(cè)組成的具體特性選取。在通常情況下，分析方法多根據(jù)被測(cè)組成的特定特性加以選用。比如當(dāng)溶液pH值超過(guò)六時(shí)，Mn2+將和EDTA進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而得到一定的液晶聚合物，在這種情形下，檢測(cè)時(shí)選擇EDTA絡(luò)合滴定法比較理想。

根據(jù)被測(cè)物質(zhì)組成的濃度選擇。根據(jù)長(zhǎng)期實(shí)踐研究表明，一般可選擇化學(xué)分析研究法進(jìn)行常量物質(zhì)組成檢測(cè)，如重量分析法、滴定解析法等。但當(dāng)試分析微量組成時(shí)，則可選擇較高靈敏度的化學(xué)儀器解析法。因此，重量分析法以及化學(xué)滴定分析法都可以進(jìn)行磷礦巖中磷濃度的計(jì)算。但對(duì)于硅酸鹽巖體內(nèi)的細(xì)微粒數(shù)，磷濃度最好通過(guò)化學(xué)吸收光度法進(jìn)行檢測(cè)解析。

針對(duì)共存組分的影響選擇。在進(jìn)行分析與測(cè)試方法選用的過(guò)程中，必須對(duì)共存組分相互之間的干擾程度、作用范圍等因素加以綜合考量，并盡量選擇對(duì)共存組分無(wú)影響的分析測(cè)試技術(shù)。

實(shí)踐測(cè)定的最關(guān)健目標(biāo)是準(zhǔn)確計(jì)算得到巖石礦元素的濃度和種類(lèi)等指標(biāo)，并據(jù)此科學(xué)合理的選用具體測(cè)定方法。在實(shí)踐測(cè)定中必須要注意這兩點(diǎn)：

其一，科學(xué)研究、試驗(yàn)人員對(duì)要測(cè)定為試樣的礦石元素，要詳細(xì)地比較測(cè)定和具體實(shí)際濃度數(shù)值。在具體實(shí)際測(cè)定中，既可采用容量稱(chēng)重的測(cè)定，又可采用儀器分析法或比色法。

其二，科研技術(shù)人員也需要充分考慮到同一個(gè)試樣中存在各種礦物質(zhì)、微量元素的可能性。其中硫酸鈉碘測(cè)定是較為普遍的，也能夠?qū)r石內(nèi)層鈣鎂微量元素進(jìn)行直接測(cè)定。

3.4 確定技術(shù)分析方案

選定合理的技術(shù)分析方法，也就是根據(jù)之前的測(cè)定結(jié)論，再選定合理的技術(shù)方法并加以確定。該環(huán)節(jié)十分關(guān)鍵而且非常復(fù)雜。在實(shí)際開(kāi)展作業(yè)時(shí)，還需要顧及到對(duì)各微量元素的單獨(dú)檢測(cè)，以及各種分離方式之間的相互搭配和協(xié)作等，需要作業(yè)人員不僅要掌握全面的技術(shù)知識(shí)，而且還要熟練掌握相應(yīng)的鑒別理論，并且還必須具有相應(yīng)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。在選取鑒別方法時(shí)，研究人員還需要同時(shí)確定巖土礦物質(zhì)的實(shí)際分類(lèi)、測(cè)定方法。同時(shí)，在實(shí)際開(kāi)展鑒別工作的具體實(shí)施流程時(shí)，根據(jù)簡(jiǎn)析和全分析的不同執(zhí)行步驟，研究人員對(duì)最終選擇的鑒別方法，還必須要具有良好的全面性和綜合性。換言之，先將巖石礦物試樣經(jīng)過(guò)粉碎作業(yè)，而后再分解處理，并分為不同的小組，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)娜軇侔凑找欢ú僮鬟^(guò)程規(guī)則，以組為單元依次完成計(jì)算。通過(guò)這種操作方法，既可使用傳統(tǒng)化工手段對(duì)礦產(chǎn)或巖土試樣完成計(jì)算，又可使用化學(xué)測(cè)量?jī)x表對(duì)試樣完成計(jì)算。

在以上工作已經(jīng)全部完成的情況下，還可以提出合理的技術(shù)分析方法，但在該過(guò)程中對(duì)人員的要求也比較高，不但要掌握大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還要能靈活運(yùn)用理論知識(shí)和高水平的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。在試樣完全溶解以后，必須對(duì)各種分析測(cè)試方法之間產(chǎn)生的

偏差有個(gè)全面的考慮，以便針對(duì)具體操作規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)，降低操作偏差，提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3.5 核查分析結(jié)果

作為整體地質(zhì)學(xué)與巖體礦物分析的最后產(chǎn)物，分析測(cè)定結(jié)論也是整體巖體礦產(chǎn)分析的主要研究?jī)r(jià)值體現(xiàn)，對(duì)地質(zhì)學(xué)找礦的走向、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)的研究?jī)r(jià)值、礦山企業(yè)儲(chǔ)備核實(shí)情況等方面，分析結(jié)論都有著很大的指導(dǎo)意義。所以，由于檢查結(jié)論與是否正確、可靠性關(guān)系很重要，因此進(jìn)行分析測(cè)定結(jié)果對(duì)審查工作也非常重要。

第一，認(rèn)真查找在化學(xué)分析過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題；第二，逐步確定并評(píng)估化學(xué)分析結(jié)果的質(zhì)量，以便保證化學(xué)分析結(jié)論的質(zhì)量。在分析確認(rèn)結(jié)果以后，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地依據(jù)相應(yīng)的操作流程對(duì)分析成果進(jìn)行分析、評(píng)估，直至達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。如分析測(cè)試成果不合格的，將禁止在巖土礦產(chǎn)成分分析以及地質(zhì)部門(mén)工作中應(yīng)用。所以，核實(shí)分析方法成果不僅是化學(xué)分析的重要一環(huán)，更是監(jiān)測(cè)、評(píng)估整個(gè)分析測(cè)試過(guò)程質(zhì)量的關(guān)鍵一步。

在研究人員制定了科學(xué)合理、正確的評(píng)估方法后，還要嚴(yán)格按照操作標(biāo)準(zhǔn)要求運(yùn)行，提出合理的分析方法和操作方法。經(jīng)過(guò)分析評(píng)估得出結(jié)果數(shù)據(jù)，研究人員還需要對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)的審核與分析，從而保證評(píng)估、數(shù)據(jù)分析結(jié)論的準(zhǔn)確性。在整個(gè)鑒定工作流程中，有一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，便是根據(jù)分析結(jié)論，進(jìn)行審查工作。通過(guò)合理、科學(xué)的檢查，針對(duì)在實(shí)際認(rèn)定分析工作中所存在的問(wèn)題與不足，相應(yīng)的完善對(duì)策措施，并認(rèn)真審核結(jié)果數(shù)據(jù)，以有效地保證鑒定結(jié)論數(shù)據(jù)的精確性、合理性、科學(xué)性。

4 巖石礦物分析測(cè)試技術(shù)及其應(yīng)用分析

4.1 巖石礦物樣品分析

第一，需要專(zhuān)門(mén)的檢驗(yàn)技術(shù)人員完成檢測(cè)樣本的篩選，并由他們把檢驗(yàn)樣本送往檢測(cè)試驗(yàn)室；第二，對(duì)樣品礦物的性質(zhì)重量種等作出了全方位和專(zhuān)業(yè)性的測(cè)定和分析，并把測(cè)定和分析的成果統(tǒng)一錄入，以作為鑒別依據(jù)。

4.2 巖石定性測(cè)量

要嚴(yán)密地根據(jù)所測(cè)定的流程對(duì)巖石進(jìn)行加工，并同時(shí)進(jìn)行定性與定量的分析。定性分析后，必須依據(jù)巖石定性檢測(cè)結(jié)論選用正確的檢驗(yàn)方式，并作好保護(hù)措施。

4.3 測(cè)定方法選擇

測(cè)定方法決定了計(jì)量結(jié)論的正確性，從而影響了巖土礦物質(zhì)分析方法對(duì)測(cè)量結(jié)論的準(zhǔn)確性，所以測(cè)量工作者必須要增加對(duì)測(cè)量工作的關(guān)注，絕對(duì)不能輕視甚至忽略了巖土礦物質(zhì)測(cè)定方法的選用。現(xiàn)實(shí)的測(cè)量工作中，對(duì)巖石礦物實(shí)行內(nèi)在元素分類(lèi)和濃度鑒定，是巖石礦物測(cè)定方法的首要任務(wù)，所以巖石礦物測(cè)定方法的選取工作必須要圍繞著巖石礦物內(nèi)在元素及其濃度展開(kāi)。

第一，研究機(jī)構(gòu)和試驗(yàn)人員須采用相應(yīng)的儀器設(shè)備和技術(shù)測(cè)定礦石微量元素及含量，并將其測(cè)定后得出的礦石元素含量與實(shí)際礦石含量作比較，以確定測(cè)量方法的準(zhǔn)確度；第二，針對(duì)礦石元素含量精準(zhǔn)度測(cè)定要求較高測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果，測(cè)量技術(shù)人員和試驗(yàn)人員不僅要應(yīng)用重量測(cè)定進(jìn)行礦石元素含量測(cè)定，還要應(yīng)用容量測(cè)定等進(jìn)行礦石元素含量測(cè)定，以進(jìn)一步提高巖石礦物測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；第三，對(duì)于對(duì)礦石內(nèi)部元素含量要求較低的實(shí)驗(yàn)，則直接應(yīng)用儀器分析法等方法進(jìn)行礦石含量測(cè)定；第四，檢測(cè)技術(shù)人員和試驗(yàn)人員首先要對(duì)每一個(gè)巖體中可能出現(xiàn)的礦物元素做出推斷和分類(lèi)，從而尋找支持依據(jù)，最后再利用試驗(yàn)結(jié)果來(lái)證明，即推測(cè)巖體中可能存在鎂元素和鈣元素的概率都是60%，然后利用硫酸鈉檢測(cè)法，通過(guò)檢測(cè)十塊巖體中鎂元素和鈣元素的濃度，檢測(cè)是不是十塊巖體中有六塊巖體存在鎂元素和鈣元素。

4.4 檢測(cè)結(jié)果評(píng)估方式和分析方法選擇

第一，相關(guān)人員不僅要有高水平的專(zhuān)業(yè)和鑒別知識(shí)，還要掌握豐富的檢測(cè)結(jié)果鑒別使用經(jīng)驗(yàn)，以減少鑒別出錯(cuò)率；其二，鑒定技術(shù)和有關(guān)人員在鑒定過(guò)程中，不僅要充分考慮到巖石礦物的事實(shí)及分析法，還要充分考慮到巖石礦物的化學(xué)事實(shí)及測(cè)定法，以防止對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果測(cè)定的步驟有誤；第三，在評(píng)估技術(shù)人員和有關(guān)工作人員進(jìn)行科學(xué)勘測(cè)成果鑒定時(shí)，必須要對(duì)結(jié)果測(cè)定的步驟和結(jié)論作出全方位和綜合性的剖析，以選擇最佳的檢測(cè)成果確定方式和分析方法，并根據(jù)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方法進(jìn)行成果評(píng)估，以提高對(duì)檢測(cè)成果評(píng)估的準(zhǔn)確性。

4.5 測(cè)量結(jié)果審查

第一，有關(guān)人員須嚴(yán)格遵循有關(guān)作業(yè)流程，對(duì)經(jīng)選用合理分析鑒定方法后的巖土礦物樣本，作出合理且、有效地和全面的分析；第二，有關(guān)人員要分析結(jié)論及評(píng)估結(jié)果產(chǎn)生前后對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面性和真實(shí)性審核，以確保分析結(jié)論和評(píng)估結(jié)果的正確性；第三，要把測(cè)量結(jié)論的審核貫徹到整體評(píng)估工作中，以查清每一評(píng)估環(huán)節(jié)和分析環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并針對(duì)主要問(wèn)題及其原因給出針對(duì)性的有效辦法。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，巖石礦產(chǎn)的分類(lèi)和評(píng)估工作，對(duì)于整個(gè)地質(zhì)研究業(yè)過(guò)程中起到了何等影響，所以需要我們?cè)谌粘５淖鳂I(yè)流程上，應(yīng)依一定的過(guò)程與規(guī)范，在堅(jiān)持其準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，切實(shí)做好對(duì)巖石礦產(chǎn)的析和鑒別等工作。