地質(zhì)巖石礦物分析測試技術(shù)及其運(yùn)用分析

劉 冬，劉 丹

礦產(chǎn)品是最主要的資源，是人類社會生產(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)儲量的勘查過程中，對于怎樣迅速、正確地對巖層中的各種礦石成分進(jìn)行巖性結(jié)構(gòu)分析和計算，以判明礦石資源的品位和儲量，再通過巖石礦物對所在區(qū)域的礦產(chǎn)品開發(fā)利用價值，確定對礦山企業(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

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。常見的造巖礦物只有十余種，如石英、正長石、斜長石、黑云母、白云母、角閃石、輝石、橄欖石等，其余稱非造巖礦物。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；碳酸鹽類型的一般有白云巖、方解巖等；硅酸鹽類的一般有橄欖石、綠簾等；硫酸鈉類的一般有硫酸鈣、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。可以通過它們的外部特征進(jìn)行分析測試。

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

對巖石礦產(chǎn)的分類和評估工作是在當(dāng)前開展地質(zhì)工作之前的基礎(chǔ)性工作，換句話說搞地質(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。對巖石礦產(chǎn)的鑒定及其分類工作可以更好的查明和掌握當(dāng)前全國各地的些重要基礎(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。而對巖石礦產(chǎn)進(jìn)行分類評估，不但可以為日后的各項(xiàng)工程研究和設(shè)計提供所需要的資源，同時也對合理使用資源，逐步的改變質(zhì)量相對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 對巖石礦產(chǎn)的分類識別和有效評估

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)的具體類型后，對判斷這些石頭礦產(chǎn)本身的利用價值或者經(jīng)濟(jì)價值等重要方面都起著很大意義。另外，對石頭礦產(chǎn)加以鑒別分析方法對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)過程中，首先需要了解足夠的基礎(chǔ)知識，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)價值。

3 地質(zhì)巖石礦物分析測試技術(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，是指對地質(zhì)礦產(chǎn)等樣品物料開展的物理化學(xué)分析方法，它也被稱為試樣。在巖土礦產(chǎn)分析方法的研究主體內(nèi)，試樣是指化學(xué)分析方法時所稱取的試樣，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，試樣的平均成分應(yīng)該和整個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，在分析計算前，就必須根據(jù)實(shí)際狀況，進(jìn)行試樣選擇與設(shè)計工作。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，或按照原計劃設(shè)計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其進(jìn)行測試，待確定符合檢測條件后便可開展巖石礦物分析方法。在運(yùn)送至試驗(yàn)室后，有專人負(fù)責(zé)對試樣的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析、檢測，同時進(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)行了對所采集樣本的檢驗(yàn)工作，并確定為合格以后方可對巖土礦產(chǎn)進(jìn)行分類。相關(guān)礦石試樣運(yùn)送至試驗(yàn)室之后，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員要分析和檢測試樣的有關(guān)指標(biāo)，并把測定成果記錄下來。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。

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

3.2 地質(zhì)巖石定性測量技術(shù)

待進(jìn)行了試樣設(shè)計操作后，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)成分與濃度簡單、迅速地測量得出，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，就無法直接應(yīng)用，而只能作為依據(jù)。因此在具體分析測試過程中，就必須測定出試樣內(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)一步測定分析，也就是定量分析。

分析過程中，要嚴(yán)格地按照測定的規(guī)范流程來加工巖石，并同時進(jìn)行定量、定性分析。如此作的主要目的，是為了增進(jìn)人們對礦物巖石的認(rèn)識，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)際測量到的元素濃度，選用正確的方式加以計算，并要采取相應(yīng)的必要保護(hù)措施。此時最常見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。

按照對檢測對象的具體特點(diǎn)選取。在明確了檢測對象以后，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測方法。比如在高純凈物料中檢測可溶性雜質(zhì)組成時，最重要的條件是敏感度。而對成品的標(biāo)準(zhǔn)試術(shù)含量檢測時，其準(zhǔn)確性尤為關(guān)鍵。可按照側(cè)重點(diǎn)，合理選用檢測分析方法。

按照被測組成的具體特性選取。在通常情況下，分析方法多根據(jù)被測組成的特定特性加以選用。比如當(dāng)溶液pH值超過六時，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，檢測時選擇EDTA絡(luò)合滴定法比較理想。

根據(jù)被測物質(zhì)組成的濃度選擇。根據(jù)長期實(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，如重量分析法、滴定解析法等。但當(dāng)試分析微量組成時，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算。但對于硅酸鹽巖體內(nèi)的細(xì)微粒數(shù)，磷濃度最好通過化學(xué)吸收光度法進(jìn)行檢測解析。

針對共存組分的影響選擇。在進(jìn)行分析與測試方法選用的過程中，必須對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，并盡量選擇對共存組分無影響的分析測試技術(shù)。

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

其一，科學(xué)研究、試驗(yàn)人員對要測定為試樣的礦石元素，要詳細(xì)地比較測定和具體實(shí)際濃度數(shù)值。在具體實(shí)際測定中，既可采用容量稱重的測定，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)際開展作業(yè)時，還需要顧及到對各微量元素的單獨(dú)檢測，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，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，研究人員還需要同時確定巖土礦物質(zhì)的實(shí)際分類、測定方法。同時，在實(shí)際開展鑒別工作的具體實(shí)施流程時，根據(jù)簡析和全分析的不同執(zhí)行步驟，研究人員對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)過粉碎作業(yè)，而后再分解處理，并分為不同的小組，通過選擇適當(dāng)?shù)娜軇侔凑找欢ú僮鬟^程規(guī)則，以組為單元依次完成計算。通過這種操作方法，既可使用傳統(tǒng)化工手段對礦產(chǎn)或巖土試樣完成計算，又可使用化學(xué)測量儀表對試樣完成計算。

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，但在該過程中對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)用理論知識和高水平的專業(yè)知識。在試樣完全溶解以后，必須對各種分析測試方法之間產(chǎn)生的

偏差有個全面的考慮，以便針對具體操作規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)，降低操作偏差，提高測量結(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，分析測定結(jié)論也是整體巖體礦產(chǎn)分析的主要研究價值體現(xiàn)，對地質(zhì)學(xué)找礦的走向、礦產(chǎn)開發(fā)的研究價值、礦山企業(yè)儲備核實(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)行分析測定結(jié)果對審查工作也非常重要。

第一，認(rèn)真查找在化學(xué)分析過程中出現(xiàn)的問題；第二，逐步確定并評估化學(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)的操作流程對分析成果進(jìn)行分析、評估，直至達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。如分析測試成果不合格的，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、評估整個分析測試過程質(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)過分析評估得出結(jié)果數(shù)據(jù)，研究人員還需要對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)的審核與分析，從而保證評估、數(shù)據(jù)分析結(jié)論的準(zhǔn)確性。在整個鑒定工作流程中，有一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，便是根據(jù)分析結(jié)論，進(jìn)行審查工作。通過合理、科學(xué)的檢查，針對在實(shí)際認(rèn)定分析工作中所存在的問題與不足，相應(yīng)的完善對策措施，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，需要專門的檢驗(yàn)技術(shù)人員完成檢測樣本的篩選，并由他們把檢驗(yàn)樣本送往檢測試驗(yàn)室；第二，對樣品礦物的性質(zhì)重量種等作出了全方位和專業(yè)性的測定和分析，并把測定和分析的成果統(tǒng)一錄入，以作為鑒別依據(jù)。

4.2 巖石定性測量

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

4.3 測定方法選擇

測定方法決定了計量結(jié)論的正確性，從而影響了巖土礦物質(zhì)分析方法對測量結(jié)論的準(zhǔn)確性，所以測量工作者必須要增加對測量工作的關(guān)注，絕對不能輕視甚至忽略了巖土礦物質(zhì)測定方法的選用。現(xiàn)實(shí)的測量工作中，對巖石礦物實(shí)行內(nèi)在元素分類和濃度鑒定，是巖石礦物測定方法的首要任務(wù)，所以巖石礦物測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。

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)測定礦石微量元素及含量，并將其測定后得出的礦石元素含量與實(shí)際礦石含量作比較，以確定測量方法的準(zhǔn)確度；第二，針對礦石元素含量精準(zhǔn)度測定要求較高測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果，測量技術(shù)人員和試驗(yàn)人員不僅要應(yīng)用重量測定進(jìn)行礦石元素含量測定，還要應(yīng)用容量測定等進(jìn)行礦石元素含量測定，以進(jìn)一步提高巖石礦物測量結(jié)果的準(zhǔn)確性；第三，對于對礦石內(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)行礦石含量測定；第四，檢測技術(shù)人員和試驗(yàn)人員首先要對每一個巖體中可能出現(xiàn)的礦物元素做出推斷和分類，從而尋找支持依據(jù)，最后再利用試驗(yàn)結(jié)果來證明，即推測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法，通過檢測十塊巖體中鎂元素和鈣元素的濃度，檢測是不是十塊巖體中有六塊巖體存在鎂元素和鈣元素。

4.4 檢測結(jié)果評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業(yè)和鑒別知識，還要掌握豐富的檢測結(jié)果鑒別使用經(jīng)驗(yàn)，以減少鑒別出錯率；其二，鑒定技術(shù)和有關(guān)人員在鑒定過程中，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)及測定法，以防止對數(shù)據(jù)結(jié)果測定的步驟有誤；第三，在評估技術(shù)人員和有關(guān)工作人員進(jìn)行科學(xué)勘測成果鑒定時，必須要對結(jié)果測定的步驟和結(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)行成果評估，以提高對檢測成果評估的準(zhǔn)確性。

4.5 測量結(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)論及評估結(jié)果產(chǎn)生前后對有關(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)論和評估結(jié)果的正確性；第三，要把測量結(jié)論的審核貫徹到整體評估工作中，以查清每一評估環(huán)節(jié)和分析環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的問題，并針對主要問題及其原因給出針對性的有效辦法。

5 結(jié)語

綜上所述，巖石礦產(chǎn)的分類和評估工作，對于整個地質(zhì)研究業(yè)過程中起到了何等影響，所以需要我們在日常的作業(yè)流程上，應(yīng)依一定的過程與規(guī)范，在堅(jiān)持其準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，切實(shí)做好對巖石礦產(chǎn)的析和鑒別等工作。