海洋沉積物中石英顆粒的電子顯微鏡形貌分析*

郭升平 王 平

（福建省測試技術研究所）

掃描電子顯微鏡（SEM）是微觀形態觀察儀器，可以直接觀察物質的組成。SEM的優點是主要包括4個方面：①高倍率，可達20萬倍，可以清楚地觀察到物質的成分；②景深大，視野大，所獲得的圖像為三維圖像，可以清晰地觀察到的樣品表面細微結構形態；③不需要復雜的樣品制備過程，操作簡單，效率高、實驗成本低；④對樣品的破壞和污染小，檢測結果更接近實際情況［1-2］。SEM在物源識別過程中，對沉積物中單粒碎屑礦物的觀察和研究可以減少源巖類型、蝕變過程和程度、運移和沉積過程對物源信息解釋的干擾。使用單一礦物主要元素、年代學和其他方法來準確識別地質特征和物源位置，已逐漸成為海洋沉積物物源分析的有力工具［3］。

本研究利用掃描電子顯微鏡-能譜儀（SEMEDX）對海洋沉積物樣品顆粒物的形貌、數量、粒徑和元素組成進行分析，為海洋、環境管理部門提供科學依據。

1 實驗儀器、樣品及其處理

實驗儀器主要包括掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜儀（EDX）。

海洋沉積物樣品由廈門大學海洋與地球學院提供，采自東海陸架海區（東經126°43.6，北緯31°11.6）的海底表層，經晾干后粗磨、去鹽、干燥、勻化，置于高鋁瓶球磨機中磨細，過200目篩，分瓶封存。

取待測樣品1 g置干燥器內干燥2 h，用于真空環境下掃描電鏡觀察。將少量海洋沉積物樣品粉末均勻撒在電鏡專用樣品臺上，用SBC-12小型離子濺射儀進行噴金處理［4］。

2 實驗結果與討論

2.1 粒徑分布

粒度分析是沉積學研究的基本方法，被廣泛用來描述沉積物的粒度特征，并進行沉積環境、沉積物輸運等研究［5-6］。利用EDX的粒度和相分析軟件，在一定的放大倍率下，選擇不同的視野來分析小于20μm顆粒的粒徑分布。不同倍數視場顆粒物形貌特征見圖1。

顆粒物粒徑分析范圍為0.1～20μm，從圖2可以看出沉積物樣品經過研磨加工、過篩后，以1～3μm的細粒子為主，粒子數量占比隨著粒徑增大而減少，平均粒徑為1.8μm。

2.2 沉積物顆粒的元素富集類型

將沉積物顆粒中含量較高的幾種元素（如Al、Si、Ca、Fe等）進行分類，觀察形貌、分析元素組成。選取同類顆粒，計算元素含量平均值及標準偏差；同時將各元素及氧元素的成分含量相加，計算平均值及標準偏差。以氧化物計，含量多在70%以上，說明純度較高。沉積物顆粒的元素富集類型及氧化物含量見表1，n為選取的顆粒數。

?

2.3 石英單顆粒物的微觀形貌分析

石英是一種硬度大、分布廣、非常穩定的礦物，在不同環境下，經受機械撞擊、磨蝕，石英砂表面微結構留下不易消失的形痕（如劃痕、斷口、凹坑等），這些形痕一旦形成，可以長時間保存起來［7］。石英顆粒的硬度大、化學性質穩定，不易因機械磨損而變形。

從圖1（a）中選取典型石英顆粒進行分析，對富Si質的石英顆粒進行電鏡掃描，石英顆粒A、B的分析結果分別見圖3、圖4，元素含量見表2。

石英顆粒多以方形、三角形、梯形等多邊形存在，SiO2含量70%～90%，高純石英顆粒SiO2含量可達90%以上。

?

3 結 語

（1）海洋沉積物樣品顆粒多為1～3μm的細粒子，粒子數量占比隨著粒徑增大而減少，平均粒徑1.8μm。

（2）海洋沉積物樣品顆粒主要元素包含Si、O、Al、C、Fe、Ca等，多以氧化物形式存在，以方形、三角形、梯形為主，代表性石英顆粒A、B中Si和O的含量均在40%左右，高純石英顆粒SiO2含量在90%以上。