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矿物特征自动分析系统对碎屑矿物定量识别及与传统镜下鉴定的误差分析

宁泽, 徐磊, 林学辉, 张媛媛, 张勇

宁泽,徐磊,林学辉,等. 矿物特征自动分析系统对碎屑矿物定量识别及与传统镜下鉴定的误差分析[J]. 岩矿测试,2024,43(5):713−722. DOI: 10.15898/j.ykcs.202310190163
引用本文: 宁泽,徐磊,林学辉,等. 矿物特征自动分析系统对碎屑矿物定量识别及与传统镜下鉴定的误差分析[J]. 岩矿测试,2024,43(5):713−722. DOI: 10.15898/j.ykcs.202310190163
NING Ze,XU Lei,LIN Xuehui,et al. Quantitative Identification of Detrital Minerals by Mineral Characteristic Automatic Analysis System and Error Analysis with Traditional Microscopic Identification[J]. Rock and Mineral Analysis,2024,43(5):713−722. DOI: 10.15898/j.ykcs.202310190163
Citation: NING Ze,XU Lei,LIN Xuehui,et al. Quantitative Identification of Detrital Minerals by Mineral Characteristic Automatic Analysis System and Error Analysis with Traditional Microscopic Identification[J]. Rock and Mineral Analysis,2024,43(5):713−722. DOI: 10.15898/j.ykcs.202310190163

矿物特征自动分析系统对碎屑矿物定量识别及与传统镜下鉴定的误差分析

基金项目: 国家自然科学基金项目(42176078)
详细信息
    作者简介:

    宁泽,硕士,工程师,从事碎屑矿物鉴定工作和海洋沉积方向的研究。E-mail:353511791@qq.com

    通讯作者:

    徐磊,硕士,高级工程师,从事海洋地球化学方面的研究。E-mail:2279487719@qq.com

  • 中图分类号: P575

Quantitative Identification of Detrital Minerals by Mineral Characteristic Automatic Analysis System and Error Analysis with Traditional Microscopic Identification

  • 摘要:

    碎屑矿物分析被广泛应用于沉积物物源和物质扩散研究中,对分析沉积动力环境和海洋动力特征方面具有重要意义,然而长期以来碎屑矿物数据的获取主要以光学显微镜为工具,依靠人工鉴定来完成,工作量大、效率低。为使科研人员及时获得科学有效的矿物鉴定数据,本文基于热场发射扫描电镜-X射线能谱仪,利用矿物特征自动定量分析系统(简称AMICS),运用矿物表面微形貌观察和化学成分分析技术,通过实测数据自主建立的一套碎屑矿物标准库为分类依据,实现了对碎屑矿物的定量识别。AMICS系统对第一个样品共识别出矿物种类25种,人工实体显微镜-偏光显微镜法鉴定出25种;AMICS系统对第二个样品共识别出矿物种类26种,人工实体显微镜-偏光显微镜法鉴定出27种,两种方法鉴定出的碎屑矿物种类基本相同,且每一种矿物含量的误差绝对值均小于5%。该系统识别氧化物(褐铁矿、铬铁矿等),磷酸盐(磷灰石等),硫酸盐(重晶石等),硫化物(黄铁矿等),碳酸盐(方解石、白云石等),部分硅酸盐(锆石、榍石、橄榄石、石英、钾长石、钠长石、石榴石族等)相对准确,但仅依靠矿物化学成分很难准确识别同质多象和类质同象系列碎屑矿物,层状硅酸盐矿物在制样时容易逐层脱落的问题需要进一步解决。

  • 图  1   灰度值确定矿物物相并进行能谱谱图采集

    Figure  1.   Determination of mineral phases using grayscale values and collection of energy dispersive spectrum images

    图  2   分种类挑出单矿物

    Figure  2.   Sorting out single minerals

    图  3   部分同质多象矿物显微照片

    (a)板钛矿;(b)金红石;(c)锐钛矿;(d)蓝晶石;(e)矽线石;(f)偏光镜下矽线石。

    Figure  3.   Microscopic photos of partially polymorphic minerals. (a) Brookite; (b) Rutile; (c) Anatase; (d) Kyanite; (e) Sillimanite; (f) Sillimanite under polarizing microscope

    表  1   沉积物样品处理结果

    Table  1   Processing results of sediment samples

    参数1号样品前处理结果(g)2号样品前处理结果(g)
    沉积物质量79.95574.977
    粒级质量33.87552.312
    缩分7.3686.194
    重矿物质量0.3710.303
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    表  2   重矿物检测结果统计

    Table  2   Statistics of testing results for heavy minerals

    矿物种类 1号样品检测结果(%) 2号样品检测结果(%)
    实体显微镜-偏光显微镜法 X射线能谱-背散射法 误差 实体显微镜-偏光显微镜法 X射线能谱-背散射法 误差
    磁铁矿 0.78 1.66 −0.88 偶见 0.90 −0.90
    钛铁矿 8.31 4.28 4.03 7.48 5.89 1.59
    赤、褐铁矿 2.60 1.88 0.72 0.70 0.83 −0.13
    白钛石 1.56 0.53 1.03 1.81 0.35 1.46
    锆石 0.52 0.11 0.41 1.04 0.36 0.68
    独居石
    榍石 0.52 3.56 −3.04 1.29 4.08 −2.79
    磷灰石 1.56 2.41 −0.85 1.41 1.82 −0.41
    金红石 偶见 0.29 −0.29
    电气石 0.52 0.49 0.03 0.47 0.06 0.41
    石榴石 5.71 5.32 0.39 4.02 4.23 −0.21
    斜方辉石 0.26 0.01 0.25
    普通辉石 0.78 2.15 −1.37 2.06 4.85 −2.79
    透辉石 0.52 4.25 −3.73 0.25 0.17 0.08
    普通角闪石 23.38 21.15 2.23 25.40 28.26 −2.86
    阳起石 2.60 5.19 −2.59 3.12 2.99 0.13
    透闪石 0.52 1.33 −0.81 1.78 0.50 1.28
    蓝闪石 0.52 2.30 −1.78 0.98 2.63 −1.65
    绿帘石 25.97 24.56 1.41 26.67 23.73 2.94
    (斜)黝帘石 3.90 1.42 2.48 4.30 2.17 2.13
    十字石
    蓝晶石 0.27 0.16 0.11
    红柱石 0.26 0.48 −0.22 0.23 0.17 0.06
    矽线石
    黄玉
    硬绿泥石 0.54 0.54
    绿泥石 偶见 1.12 −1.12 偶见 1.78 −1.78
    黑云母 0.26 0.12 0.14 偶见 0.53 −0.53
    白云母 0.52 0.19 0.33 0.66 0.06 0.6
    风化云母 偶见 0.01 −0.01 0.88 0.01 0.87
    自生黄铁矿
    碳酸盐 4.94 0.28 4.66 2.40 0.24 2.16
    未知矿物 13.51 15.19 −1.68 12.22 12.96 −0.74
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图(3)  /  表(2)
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-18
  • 修回日期:  2024-08-22
  • 录用日期:  2024-09-01
  • 网络出版日期:  2024-09-25
  • 刊出日期:  2024-09-29

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