Determination of Twelve Major and Minor Elements in Tourmaline by X-ray Fluorescence Spectrometry with Fusion Sample Preparation
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摘要: 电气石是一类含硼的铝硅酸盐矿物，化学成分复杂、化学稳定性强，不易湿法分解，B2O3含量较高，导致其主次量元素的同时测定存在一定困难。本文采用熔融法制样，建立了X射线荧光光谱法测定电气石Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、K2O、CaO、TiO2、V2O5、Cr2O3、MnO、TFe2O3等主次量元素的分析方法。样品与四硼酸锂-偏硼酸锂-氟化锂(质量比为4.5：1：0.4)混合熔剂的稀释比例为1：10，消除了粒度效应和矿物效应；在缺少电气石标准物质的情况下，选择土壤、水系沉积物及多种类型的地质标准物质绘制校准曲线，利用含量与电气石类似的标准物质验证准确度，测定结果的相对标准偏差小于4.2%。采用所建方法测定四种不同类型电气石实际样品，测定值与经典化学法基本吻合。本方法解决了电气石不易湿法分解和硼的干扰问题，测定结果准确可靠，与其他方法相比操作简便，分析周期短。Abstract: Tourmaline is a class of boron-bearing aluminosilicate minerals. It has a complex chemical component and stable chemical property, and is difficult to decompose by wet methods. The high content of B2O3 makes it difficult to simultaneously determine major and minor elements in tourmaline. X-ray Fluorescence Spectrometry (XRF) was applied to determine Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, K2O, CaO, TiO2, V2O5, Cr2O, MnO, TFe2O3 in tourmaline samples with fusion sample preparation in this study. The dilution ratio of 1:10 was set for the sample to flux lithium tetraborate-lithium metaborate-lithium fluoride (quality ratio of 4.5:1:0.4) in order to eliminate the particle size effect and mineral effect. When the tourmaline reference materials were unavailable, soil, stream sediment and different types of rock reference materials were used to establish calibration curves. The accuracy of the method was verified using reference materials that have chemical compositions similar to tourmaline. The relative standard deviation (RSD, n=11) was less than 4.2%. The proposed method was used to determine four different tourmaline samples, the results were in good agreement with the values obtained by wet chemical methods. This method solved the problem that tourmaline is difficult to decompose and eliminated the interference effect of boron. The analytical results are accurate and reliable. Compared with other methods, this method is easy to operate and has a short analytical time.
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电气石是一类化学成分、晶体结构复杂的，以含硼为特征的铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐矿物的总称，主要有镁电气石、黑电气石和锂电气石等三种端员矿种。电气石具有热电性、压电性、表面活性和吸附性等性质，作为一种新型工业矿物广泛应用于环境保护、电子电器、化工建材等领域[1]。此外，电气石矿物能记录其形成时岩石与矿床的化学组成与结构特征，对成岩成矿过程的研究具有重要的示踪意义，可用来指导重要经济矿床的勘探工作[2-3]。因此，快速、准确地测定电气石的化学组成对其质量评价、资源利用、矿床勘探等方面的研究具有重要意义。
与一般硅酸盐矿物相比，电气石的化学性质稳定，不易分解，B2O3含量一般在10%以上，这使其主次量成分的测定有一定困难。例如，采用动物胶凝聚重量法测定电气石中SiO2时，在硅酸凝聚过程中硼被硅酸吸附，与SiO2同时产生沉淀，使测定结果偏高，因此需要反复多次用甲醇以硼甲基醚的形式蒸发除去硼[4]。采用中子活化分析法(INAA)测定电气石中的主次量元素时[5-7]，由于10B的中子俘获截面积大，会降低待测元素的放射性活度，需要采用挥发除硼[5]或绘制干扰曲线[6]等方法消除或减弱硼的干扰，实验操作繁琐，且仪器设备昂贵，需要特殊的辐射防护措施，限制了其推广应用。采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定时，由于电气石化学性质稳定，敞开酸溶法难以完全分解样品，需要用高压密闭酸溶法[8]或碳酸钠-氧化锌熔融法[9]等进行样品分解。高压密闭酸溶法耗时很长，由于使用氢氟酸，一般不能准确测定样品中的SiO2；碱熔法的试液盐分高，测定时易堵塞雾化器，空白值较高。由于硼属于超轻元素，X射线荧光产额很低，荧光强度弱，如果使用X射线荧光光谱法(XRF)可以有效避免硼的干扰，也能克服样品不易湿法分解的问题。但也存在一些不足，如Tamer等[10]、Gullu等[11]采用XRF法测定电气石中SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等主次微量元素，由于采用粉末压片法制样，在缺乏电气石标准物质的情况下，难以消除粒度效应和矿物效应，对测定结果的精密度和准确度会造成一定影响。
本文采用熔融玻璃片法制备电气石样品，对熔剂和稀释比的选择进行了考察，选择适当氧化剂及脱模剂制备玻璃熔片，消除了粒度效应和矿物效应，在缺少电气石标准物质的情况下，选择常用的土壤、水系沉积物及多种类型的岩石等标准物质建立校准曲线，扩大校准曲线的线性范围，建立了熔融制样-XRF法同时测定电气石中Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、K2O、CaO、TiO2、V2O5、Cr2O3、MnO、TFe2O3等主次量元素的分析方法。
1. 实验部分
1.1 仪器和工作条件
ZSX PrimusⅡ型X射线荧光光谱仪(日本理学公司)，功率4 kW，端窗铑靶X光管，最大工作电压60 kV，最大工作电流130 mA，真空光路(真空度小于10 Pa)，视野光栏Φ30 mm。分析元素的测量条件见表 1。Lifumat-2.0-Ox型高频熔样机(德国利恒热工有限公司)。
表 1 XRF仪器分析条件Table 1. Working conditions of the XRF instrument元素 分析线 分析晶体 准直器 探测器 电压(kV) 电流(mA) 2θ (°) 背景(°) PHA LL UL Na Kα RX25 S4 PC 55 60 47.492 48.900 100 350 Mg Kα RX25 S4 PC 55 60 39.060 40.500 100 350 Al Kα PET S4 PC 55 60 144.730 147.000 100 330 Si Kα PET S4 PC 55 60 109.042 111.000 100 320 P Kα Ge S4 PC 55 60 141.042 143.300 80 300 K Kα LiF1 S4 PC 55 60 136.588 139.500 100 300 Ca Kα LiF1 S4 PC 55 60 113.062 115.000 100 300 Ti Kα LiF1 S4 PC 55 60 86.106 88.500 100 320 V Kα LiF1 S4 PC 55 60 77.002 74.000 100 320 Cr Kα LiF1 S4 PC 55 60 69.306 74.000 130 320 Mn Kα LiF1 S4 SC 55 60 62.944 63.700 100 350 Fe Kα LiF1 S2 SC 55 60 57.476 58.800 80 350 Br Kα1 LiF1 S2 SC 55 60 29.928 31.000 100 300 Rh Rh-Kα1 LiF1 S2 SC 55 60 17.518 - 100 300 Rh Rh-KαC LiF1 S2 SC 55 60 18.442 - 100 300 注：均未使用滤光片, 衰减器均为1/1；Br用于校正Al的谱线重叠干扰；Rh为内标元素。 1.2 标准物质
XRF定量分析时，需要一组与待测样品化学组成类似、各元素具有足够宽含量范围及适当的含量梯度的标准物质来建立校准曲线。
在缺乏电气石标准物质的情况下，为满足样品测试的需要，本实验选择了土壤(GBW07401~GBW07408，GBW07423~GBW07430)，水系沉积物(GBW07301~GBW07312)，岩石(GBW 07101~GBW07114，GBW07120~GBW07125)；硅质砂岩(GBW03112~GBW03114)，软质黏土(GBW03115)，钾长石(GBW03116)，钠钙硅玻璃(GBW03117)，高岭土(GBW03121~GBW03122)，硅灰石(GBW03123)，霞石正长岩(GBW03124~GBW03125)，叶腊石(GBW03126~GBW03127)，水镁石(GBW03128~GBW03129)，滑石(GBW03130)，硼硅酸盐玻璃(GBW03132)等国家一级标准物质，使各元素形成既有一定含量范围又有适当梯度的标准系列。各标准物质含量范围见表 2。
表 2 标准物质各元素含量范围Table 2. Content range of elements in the certified reference materials元素 含量范围(%) Na2O 0.0066~13.77 MgO 0.041~61.43 Al2O3 0.053~38.62 SiO2 0.62~98.51 P2O5 0.0030~0.92 K2O 0.0041~9.6 CaO 0.052~40.39 TiO2 0.0040~7.69 V2O5 0.0004~0.14 Cr2O3 0.0004~1.57 MnO 0.0015~0.32 TFe2O3 0.093~24.75 1.3 主要试剂
四硼酸锂+偏硼酸锂+氟化锂混合熔剂(质量比为4.5:1:0.4)：优级纯，使用前经700℃灼烧2 h后备用。
溴化锂、硝酸锂：优级纯。
1.4 实验方法
称取样品0.7000 g(预先经105℃干燥2 h)和7.0000 g四硼酸锂-偏硼酸锂-氟化锂混合熔剂于瓷坩埚中，搅拌均匀，全部转入铂黄合金坩埚(95%铂+5%金)中，加入1 mL饱和硝酸锂溶液和1滴溴化锂溶液(1 g/mL)，将坩埚置于熔样机上，在800℃预氧化2 min，升温至1050℃保持9 min(熔样同时充分摇动坩埚、赶尽气泡)，再将熔融物倒入铸模中成型并与铸模脱离。放入干燥器中密闭保存，待测。
2. 结果与讨论
2.1 熔剂的选择
XRF分析中熔剂的选择要遵循酸碱平衡的原则，适宜的熔剂可使样品熔融后具有较好的流动性，并形成均匀、透明的样片[12]。硼酸盐类熔剂在XRF熔融制样中应用最广泛，常用的熔剂有四硼酸锂、偏硼酸锂及二者的混合物等[13]。本实验选择电气石实际样品，对几种常用熔剂进行熔片试验。结果表明，使用偏硼酸锂或四硼酸锂-偏硼酸锂(质量比为12:22)熔剂时，玻璃熔片在冷却过程中出现结晶、炸裂现象；使用四硼酸锂或四硼酸锂-偏硼酸锂(质量比为67:33)熔剂时，能制成透明的玻璃熔片，但熔体的流动性较差，不易混匀；使用四硼酸锂-偏硼酸锂-氟化锂(质量比为4.5:1:0.4)熔剂时，能制成均匀、透明的玻璃熔片，没有出现含不溶物、结晶或炸裂等现象。因此，本文选择四硼酸锂-偏硼酸锂-氟化锂(质量比为4.5:1:0.4)熔剂进行电气石样品熔融片的制备。
2.2 样品与熔剂的稀释比例
选择电气石实际样品，分别按稀释比1:2、1:3、1:5、1:10、1:15称取样品与熔剂混匀，进行熔片试验，比较不同稀释比对于熔片效果的影响。实验结果表明，稀释比为1:2、1:3时，熔体流动性不佳，所得玻璃熔片中有絮状物；稀释比为1:5、1:10、1:15时，熔体流动性较好，可以制备均匀、透明的玻璃熔片。考虑到电气石的种类较多、化学组成复杂、含量范围较广，采用低稀释比可能会降低方法的适应性。而稀释比过大又会使得元素分析强度下降，对Na、K等轻元素和V、Cr等低含量元素测定有影响，因此最终选择样品与熔剂的稀释比为1:10。
2.3 校准曲线方程和基体校正
采用玻璃熔片法制备样品，由于样品完全熔解，可以有效地消除粉末压片所具有的粒度效应和矿物效应，也降低了基体效应。本文用经验系数法进行基体校正和谱线重叠校正，各组分的校准曲线、相关系数及基体校正与重叠校正项见表 3。各组分的线性相关系数均为0.99以上，能够满足分析的要求。
表 3 各组分校准曲线及基体校正Table 3. Calibration curves of the components and matrix effect correction元素 校准曲线方程 相关系数 基体校正项 重叠校正项 Na2O y=2.64274x-0.114574 0.9999 - - MgO y=0.930348x+0.0357911 0.9998 - - Al2O3 y=0.420649x-0.0226954 0.9999 Fe Br SiO2 y=0.423045x-2.27949 0.9992 Na, Mg, Ca - P2O5 y=0.144936x-0.000210712 0.9987 - - K2O y=0.0585628x-0.0343324 0.9997 - - CaO y=0.0650356x-0.001972964 0.9999 Mg Ti TiO2 y=0.0757955x-0.00999133 0.9997 Al - V2O5 y=0.0567832x+0.0102023 0.9976 - Ti Cr2O3 y=0.0296265x-0.0221646 0.9999 - V MnO y=0.0234417x-0.0037977 0.9966 Mg - TFe2O3 y=22.2998x-0.0147243 (0%~0.5%) 0.9908 Si, Al - y=20.5091x+0.128553 (0.5%~30%) 0.9997 Si, Al - 注：y为组分含量(%)，x为经校正后的计数率(kcps)或内标比；TFe2O3校准曲线是以Rh-KαC作内标，依据不同含量范围分段绘制校准曲线；“-”表示未作校正。 2.4 方法检出限
根据表 1的测量条件，首先按照文献[14]中的公式计算各元素的检出限，计算结果见表 4(计算值)。由于熔片制样本身存在的稀释效应及样品基体的影响，有研究者认为用上述理论公式计算出来的检出限通常偏低，无法反映出方法的真实检出限[14-15]。因此在确定本法检出限时，本文采取文献[14]的方法，选择4个标准物质GBW07106(石英砂岩)、GBW07109(霓霞正长岩)、GBW07114(白云岩)和GBW07127(碳酸盐岩石)各制备一个样片，按照表 1中的仪器工作条件重复测定12次，依据测定结果计算出每个标准物质中含量最低的元素对应的标准偏差σ，然后将3倍标准偏差(3σ)作为本方法的检出限，获得的检出限(测定值)见表 4。可见采用此法得出的检出限与实际能报出的结果基本相同。除Na2O外，本方法的检出限均低于或接近于文献[14]类似研究中报道的数据。
表 4 方法检出限Table 4. Detection limits of the method元素 方法检出限(μg/g) 计算值 测定值 Na2O 102 426 MgO 66 192 Al2O3 103 156 SiO2 21 180 P2O5 16 25 K2O 10 21 CaO 13 21 TiO2 9 27 V2O5 5 23 Cr2O3 3 15 MnO 5 17 TFe2O3 8 21 2.5 方法精密度和准确度
取1个电气石实际样品按1.4节实验方法制成11个样片，在选定的实验条件下进行测定，评价方法精密度。各元素测定结果的相对标准偏差(RSD)分别为Na2O(0.63%)、MgO(0.28%)、Al2O3(0.12%)、SiO2(0.19%)、P2O5(0.68%)、K2O(1.93%)、CaO(3.69%)、TiO2(0.24%)、V2O5(2.85%)、Cr2O3(4.18%)、MnO(3.39%)和TFe2O3(0.52%)。与文献[16]报道的采用四硼酸锂熔片-XRF测定电气石中的主次量元素得出的RSD数据相比，本文测量Na2O、MgO、Al2O3、SiO2和P2O5的RSD低于文献数据，TFe2O3的RSD与文献数据相当，K2O、CaO、TiO2和MnO的RSD比文献数据略差，但也能够满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T 0130—2006)的要求。
由于目前缺少电气石国家标准物质，本实验选择了Si、Al等元素含量与电气石类似的GBW07180(铝土矿标准物质)、GBW07177(铝土矿标准物质)与GBW07103(岩石标准物质)，按质量比5:9混合(校准样品1)及按质量比3:4混合(校准样品2)，进行方法准确度验证。由表 5可见，测定结果与校准样品的理论值基本相符，表明本方法的准确度较好。
表 5 方法准确度Table 5. Accuracy tests of the method元素 GBW07180 校准样品1 校准样品2 本法(%) 推荐值(%) 本法(%) 推荐值(%) 本法(%) 推荐值(%) Na2O 0.034 0.040 2.03 2.03 1.83 1.81 MgO 0.36 0.31 0.34 0.32 0.31 0.30 Al2O3 43.37 42.97 33.91 33.99 38.02 38.11 SiO2 38.89 39.03 49.86 49.61 45.19 44.96 P2O5 0.14 0.14 0.15 0.15 0.16 0.16 K2O 0.22 0.19 3.28 3.29 2.95 2.95 CaO 0.096 0.12 1.15 1.14 1.07 1.06 TiO2 1.83 2.06 1.17 1.29 1.32 1.49 V2O5 0.011 0.013 - - - - Cr2O3 0.012 0.011 - - - - MnO 0.0016 0.0020 0.046 0.048 0.043 0.045 TFe2O3 0.35 0.41 1.80 2.03 1.75 2.00 注：“-”表示标准物质中该元素缺乏定值，未检测。 2.6 本法(熔融制样-XRF)与其他方法的比较
2.6.1 与粉末压片制样-XRF法的比较
选取电气石实际样品DQS-1(花岗伟晶岩型镁电气石，产自新疆阿尔泰矿区)，分别采用本法和粉末压片-XRF法进行主次量元素的测定，并与样品推荐值进行比较(推荐值为多家不同实验室测定结果的平均值)，粉末压片法的样品制备和测定方法参照文献[17]进行。实验结果(表 6)表明，本方法由于采用熔融法制样，消除了样品的粒度效应和矿物效应，与粉末压片法制样相比，相对误差较小，测量准确度更高。对于粉末压片法，由于其制样更加快速、简便，绿色环保，还可同时测定多种微量元素，对测定结果要求不高时可采用。
表 6 XRF分析不同制样方法的分析结果比对Table 6. A comparison of analytical results of tourmaline samples measured by fusion and powder pellet preparation in XRF method元素 推荐值(%) 粉末压片法 本法(熔融法) 测定值(%) 相对误差(%) 测定值(%) 相对误差(%) Na2O 2.43 2.22 -8.5 2.27 -6.6 MgO 8.40 8.34 -0.8 8.49 1.1 Al2O3 32.60 31.84 -2.3 32.76 0.5 SiO2 36.24 35.36 -2.4 36.07 -0.5 P2O5 0.14 0.19 35.7 0.15 7.1 K2O 0.11 0.13 18.2 0.12 9.1 CaO 0.55 0.72 30.2 0.59 7.3 TiO2 0.62 0.59 -4.8 0.61 -1.6 V2O5 0.027 0.036 32.0 0.026 -3.7 Cr2O3 0.012 0.014 16.7 0.014 16.7 MnO 0.024 0.030 20.8 0.025 4.2 TFe2O3 5.07 5.32 4.9 5.16 1.8 2.6.2 与化学法的比较
选取三种不同类型和产地的电气石实际样品DQS-2(岩浆热型铁镁电气石，产自山东邹城矿区)、DQS-3(岩浆热型铁电气石，产自广西恭城矿区)和DQS-4(花岗伟晶岩型锂电气石，产自河南卢氏矿区)，采用本方法进行主次量元素的测定，并与化学法测定结果进行比对。化学法中，SiO2采用重量法测定，MgO、Al2O3、CaO采用容量法测定，TFe2O3、TiO2采用分光光度法测定，Na2O、K2O、MnO、V2O5、Cr2O3和P2O5采用高压密闭酸溶-电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定。实验结果(表 7)表明本法的测定值与化学法基本吻合，适用于测定不同类型电气石中的主次量元素。
表 7 本法与化学法的分析结果比对Table 7. A comparison of analytical results of tourmaline samples measured by this method with chemical method元素 DQS-2 DQS-3 DQS-4 本法(%) 化学法(%) 本法(%) 化学法(%) 本法(%) 化学法(%) Na2O 1.61 1.59 2.03 2.04 1.71 1.73 MgO 5.65 5.58 0.60 0.52 0.078 0.070* Al2O3 19.63 19.48 27.89 27.99 29.92 29.77 SiO2 40.79 40.65 39.57 39.69 52.99 52.74 P2O5 0.21 0.19 0.009 0.011 0.13 0.12 K2O 0.18 0.17 0.064 0.050 0.54 0.57 CaO 7.47 7.38 0.57 0.49 1.19 1.10 TiO2 0.47 0.45 0.18 0.18 0.010 0. 013* V2O5 0.033 0.034 - - - - Cr2O3 0.023 0.024 - - - - MnO 0.13 0.13 0.26 0.24 0.035 0.031 TFe2O3 8.77 8.64 17.71 17.52 0.10 0.10 注：标注“*”的数据表示该数据为高压密闭酸溶，ICP-OES法测定值；“-”表示低于检出限，没有提供测定值。 3. 结论
本文以四硼酸锂-偏硼酸锂-氟化锂混合熔剂(质量比为4.5:1:0.4)作为熔剂，采用熔融片法进行样品制备，建立了应用XRF法同时测定电气石中Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、K2O、CaO、TiO2、V2O5、Cr2O3、MnO、TFe2O3等12种主次量元素的分析方法。本法解决了电气石不易湿法分解和硼的干扰问题，克服了粉末压片制样无法消除的粒度效应和矿物效应，提高了测量准确度，精密度和检出限与前人方法相比也有一定改进；与高压密闭酸溶法相比，简化了样品前处理步骤，缩短了前处理时间，具有简便、快速的优势，适用于多种不同类型电气石样品的测定，有一定的推广应用价值。
本法由于使用硼酸盐作为熔剂，不能完成电气石重要组分B2O3的检测。选择适宜的非硼酸盐熔剂进行样品制备，实现XRF法测定电气石中的B2O3，还需进一步研究。
致谢: 感谢安徽省地质实验研究所梁述廷研究员在本文实验过程中给予的指导和帮助。 -
表 1 XRF仪器分析条件
Table 1 Working conditions of the XRF instrument
元素 分析线 分析晶体 准直器 探测器 电压(kV) 电流(mA) 2θ (°) 背景(°) PHA LL UL Na Kα RX25 S4 PC 55 60 47.492 48.900 100 350 Mg Kα RX25 S4 PC 55 60 39.060 40.500 100 350 Al Kα PET S4 PC 55 60 144.730 147.000 100 330 Si Kα PET S4 PC 55 60 109.042 111.000 100 320 P Kα Ge S4 PC 55 60 141.042 143.300 80 300 K Kα LiF1 S4 PC 55 60 136.588 139.500 100 300 Ca Kα LiF1 S4 PC 55 60 113.062 115.000 100 300 Ti Kα LiF1 S4 PC 55 60 86.106 88.500 100 320 V Kα LiF1 S4 PC 55 60 77.002 74.000 100 320 Cr Kα LiF1 S4 PC 55 60 69.306 74.000 130 320 Mn Kα LiF1 S4 SC 55 60 62.944 63.700 100 350 Fe Kα LiF1 S2 SC 55 60 57.476 58.800 80 350 Br Kα1 LiF1 S2 SC 55 60 29.928 31.000 100 300 Rh Rh-Kα1 LiF1 S2 SC 55 60 17.518 - 100 300 Rh Rh-KαC LiF1 S2 SC 55 60 18.442 - 100 300 注：均未使用滤光片, 衰减器均为1/1；Br用于校正Al的谱线重叠干扰；Rh为内标元素。 
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表 2 标准物质各元素含量范围
Table 2 Content range of elements in the certified reference materials
元素 含量范围(%) Na2O 0.0066~13.77 MgO 0.041~61.43 Al2O3 0.053~38.62 SiO2 0.62~98.51 P2O5 0.0030~0.92 K2O 0.0041~9.6 CaO 0.052~40.39 TiO2 0.0040~7.69 V2O5 0.0004~0.14 Cr2O3 0.0004~1.57 MnO 0.0015~0.32 TFe2O3 0.093~24.75
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表 3 各组分校准曲线及基体校正
Table 3 Calibration curves of the components and matrix effect correction
元素 校准曲线方程 相关系数 基体校正项 重叠校正项 Na2O y=2.64274x-0.114574 0.9999 - - MgO y=0.930348x+0.0357911 0.9998 - - Al2O3 y=0.420649x-0.0226954 0.9999 Fe Br SiO2 y=0.423045x-2.27949 0.9992 Na, Mg, Ca - P2O5 y=0.144936x-0.000210712 0.9987 - - K2O y=0.0585628x-0.0343324 0.9997 - - CaO y=0.0650356x-0.001972964 0.9999 Mg Ti TiO2 y=0.0757955x-0.00999133 0.9997 Al - V2O5 y=0.0567832x+0.0102023 0.9976 - Ti Cr2O3 y=0.0296265x-0.0221646 0.9999 - V MnO y=0.0234417x-0.0037977 0.9966 Mg - TFe2O3 y=22.2998x-0.0147243 (0%~0.5%) 0.9908 Si, Al - y=20.5091x+0.128553 (0.5%~30%) 0.9997 Si, Al - 注：y为组分含量(%)，x为经校正后的计数率(kcps)或内标比；TFe2O3校准曲线是以Rh-KαC作内标，依据不同含量范围分段绘制校准曲线；“-”表示未作校正。
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表 4 方法检出限
Table 4 Detection limits of the method
元素 方法检出限(μg/g) 计算值 测定值 Na2O 102 426 MgO 66 192 Al2O3 103 156 SiO2 21 180 P2O5 16 25 K2O 10 21 CaO 13 21 TiO2 9 27 V2O5 5 23 Cr2O3 3 15 MnO 5 17 TFe2O3 8 21
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表 5 方法准确度
Table 5 Accuracy tests of the method
元素 GBW07180 校准样品1 校准样品2 本法(%) 推荐值(%) 本法(%) 推荐值(%) 本法(%) 推荐值(%) Na2O 0.034 0.040 2.03 2.03 1.83 1.81 MgO 0.36 0.31 0.34 0.32 0.31 0.30 Al2O3 43.37 42.97 33.91 33.99 38.02 38.11 SiO2 38.89 39.03 49.86 49.61 45.19 44.96 P2O5 0.14 0.14 0.15 0.15 0.16 0.16 K2O 0.22 0.19 3.28 3.29 2.95 2.95 CaO 0.096 0.12 1.15 1.14 1.07 1.06 TiO2 1.83 2.06 1.17 1.29 1.32 1.49 V2O5 0.011 0.013 - - - - Cr2O3 0.012 0.011 - - - - MnO 0.0016 0.0020 0.046 0.048 0.043 0.045 TFe2O3 0.35 0.41 1.80 2.03 1.75 2.00 注：“-”表示标准物质中该元素缺乏定值，未检测。
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表 6 XRF分析不同制样方法的分析结果比对
Table 6 A comparison of analytical results of tourmaline samples measured by fusion and powder pellet preparation in XRF method
元素 推荐值(%) 粉末压片法 本法(熔融法) 测定值(%) 相对误差(%) 测定值(%) 相对误差(%) Na2O 2.43 2.22 -8.5 2.27 -6.6 MgO 8.40 8.34 -0.8 8.49 1.1 Al2O3 32.60 31.84 -2.3 32.76 0.5 SiO2 36.24 35.36 -2.4 36.07 -0.5 P2O5 0.14 0.19 35.7 0.15 7.1 K2O 0.11 0.13 18.2 0.12 9.1 CaO 0.55 0.72 30.2 0.59 7.3 TiO2 0.62 0.59 -4.8 0.61 -1.6 V2O5 0.027 0.036 32.0 0.026 -3.7 Cr2O3 0.012 0.014 16.7 0.014 16.7 MnO 0.024 0.030 20.8 0.025 4.2 TFe2O3 5.07 5.32 4.9 5.16 1.8
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表 7 本法与化学法的分析结果比对
Table 7 A comparison of analytical results of tourmaline samples measured by this method with chemical method
元素 DQS-2 DQS-3 DQS-4 本法(%) 化学法(%) 本法(%) 化学法(%) 本法(%) 化学法(%) Na2O 1.61 1.59 2.03 2.04 1.71 1.73 MgO 5.65 5.58 0.60 0.52 0.078 0.070* Al2O3 19.63 19.48 27.89 27.99 29.92 29.77 SiO2 40.79 40.65 39.57 39.69 52.99 52.74 P2O5 0.21 0.19 0.009 0.011 0.13 0.12 K2O 0.18 0.17 0.064 0.050 0.54 0.57 CaO 7.47 7.38 0.57 0.49 1.19 1.10 TiO2 0.47 0.45 0.18 0.18 0.010 0. 013* V2O5 0.033 0.034 - - - - Cr2O3 0.023 0.024 - - - - MnO 0.13 0.13 0.26 0.24 0.035 0.031 TFe2O3 8.77 8.64 17.71 17.52 0.10 0.10 注：标注“*”的数据表示该数据为高压密闭酸溶，ICP-OES法测定值；“-”表示低于检出限，没有提供测定值。
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胡应模, 陈旭波, 汤明茹.电气石功能复合材料研究进展及前景展望[J].地学前缘, 2014, 21(5):331-337. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_dxqy201405028.aspx Hu Y M, Chen X B, Tang M R.Research development and prospects of functional tourmaline composites[J].Earth Science Frontiers, 2014, 21(5):331-337. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_dxqy201405028.aspx
黄雪飞, 张宝林, 李晓利, 等.电气石研究进展及其找矿意义[J].黄金科学技术, 2012, 20(3):56-65. http://www.oalib.com/paper/4763805 Huang X F, Zhang B L, Li X L, et al.Research progress of tourmaline and its prospecting significance[J].Gold Science & Technology, 2012, 20(3):56-65. http://www.oalib.com/paper/4763805
Hinsberg V J V, Henry D J, Marschall H R.Tourmaline:An ideal indicator of its host environment[J].Canadian Mineralogist, 2011, 49(1):1-16. doi: 10.3749/canmin.49.1.1
岩石矿物分析编委会.岩石矿物分析(第四版第二分册)[M].北京:地质出版社, 2011:390-396. The Editorial Committee of Rock and Mineral Analysis.Rock and Mineral Analysis (Fourth Edition:Volume Ⅱ)[M].Beijing:Geological Publishing House, 2011:390-396.
King R W, Kerrich R W, Daddar R.REE distributions in tourmaline:An INAA technique involving pretreatment by B volatilization[J].American Mineralogist, 1988, 73:424-431. https://pubs.geoscienceworld.org/msa/ammin/article-abstract/73/3-4/424/42164/ree-distributions-in-tourmaline-an-inaa-technique?redirectedFrom=fulltext
de Oliveira E F, Lacerda M A S, Amaral A M, et al. Chemical Composition of Tourmaline by Instrumental Neutron Activation Analysis[C]//Proceedings of International Nuclear Atlantic Conference-INAC 2005 Santos. Brazil, 2005. https://www.researchgate.net/publication/228450779_CHEMICAL_COMPOSITION_OF_TOURMALINES_BY_INSTRUMENTAL_NEUTRON_ACTIVATION_ANALYSIS
Aigbe S O, Ewa I O B, Ogunleye P O, et al.Elemental characterization of some Nigerian gemstones:Tourmaline, fluorite and topaz by instrumental neutron activation analysis[J].Journal of Radioanalytical & Nuclear Chemistry, 2013, 295(1):801-805. doi: 10.1007/s10967-012-1954-0
成学海, 夏传波, 郑建业, 等.封闭压力酸溶-电感耦合等离子体质谱法同时测定电气石中29种元素[J].岩矿测试, 2017, 36(3):231-238. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201609220143 Cheng X H, Xia C B, Zheng J Y, et al.Simultaneous determination of 29 trace elements in tourmaline samples by inductively coupled plasma mass spectrometry with pressurized acid decomposition[J].Rock and Mineral Analysis, 2017, 36(3):231-238. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201609220143
Lihareva N, Kosturkova P, Vakarelska T.Application of sodium carbonate-zinc oxide decomposition mixture on ICP-AES determination of boron in tourmaline[J].Fresenius Journal of Analytical Chemistry, 2000, 367(1):84. doi: 10.1007/s002160051603
Tamer K, Yusuf K, Shao Y J.Determination of tourma-line composition in pegmatite from Buldan, Denizli (Western Anatolia, Turkey) using XRD, XRF, and confocal Raman spectroscopy[J].Spectroscopy Letters, 2013, 46(7):499-506. doi: 10.1080/00387010.2012.760102
Gullu B, Kadioglu Y K.Use of tourmaline as a potential petrogenetic indicator in the determination of host magma:CRS, XRD and PED-XRF methods[J].Spectrochimica Acta Part A:Molecular & Biomolecular Spectroscopy, 2017, 183:68. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1386142517303001
李国会, 李小莉.X射线荧光光谱分析熔融法制样的系统研究[J].冶金分析, 2015, 35(7):1-9. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-YJFX201507001.htm Li G H, Li X L.Systematic study on the fusion sample preparation in X-ray fluorescence spectrometric analysis[J].Metallurgical Analysis, 2015, 35(7):1-9. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-YJFX201507001.htm
Watanabe M.Sample preparation for X-ray fluorescence analysis Ⅳ.Fusion bead method-Part 1:Basic principles[J].Rigaku Journal, 2015, 32(2):12-17. http://www.rigaku.com/downloads/journal/RJ31-2/Rigaku%20Journal%2031-2_12-17.pdf
周建辉, 白金峰.熔融玻璃片制样-X射线荧光光谱测定页岩中主量元素[J].岩矿测试, 2009, 28(2):179-181. http://www.ykcs.ac.cn/article/id/ykcs_20090220 Zhou J H, Bai J F.Determination of major elements in shale samples by X-ray fluorescence spectrometry with fused glass disc sample preparation[J].Rock and Mineral Analysis, 2009, 28(2):179-181. http://www.ykcs.ac.cn/article/id/ykcs_20090220
冯晓军.熔融制样-X射线荧光光谱法测定蛇纹石中主次组分[J].冶金分析, 2017, 37(4):27-32. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_yjfx201309007.aspx Feng X J.Determination of major and minor components in serpentine by X-ray fluorescence spectrometry with fusion sample preparation[J].Metallurgical Analysis, 2017, 37(4):27-32. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_yjfx201309007.aspx
Berryman E J, Kutzschbach M, Trumbull R B, et al.Tourmaline as a petrogenetic indicator in the Pfitsch Formation, Western Tauern Window, Eastern Alps[J].Lithos, 2017, 284-285:138-155. doi: 10.1016/j.lithos.2017.04.008
龚仓, 李高湖, 付桂花, 等.X射线荧光光谱法测定富砷地质样品中的主次痕量元素[J].分析试验室, 2014, 33(10):1220-1224. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YHYJ201602007.htm Gong C, Li G H, Fu G H, et al.Determination of major, minor and trace elements in geological samples with arsenic by X-ray fluorescence spectrometry[J].Chinese Journal of Analysis Laboratory, 2014, 33(10):1220-1224. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YHYJ201602007.htm
-
期刊类型引用(10)
1. 艾力尼亚孜·吐尔逊，张淼. X射线荧光光谱法测定超基性岩中14种主次量元素. 广东化工. 2024(14): 149-150+175 . 
百度学术
2. 胡艳巧，赵烨，魏军，袁志为，魏利，高璐，宋凡. 熔融制样-X射线荧光光谱法测定锆钛矿中主次成分. 中国无机分析化学. 2023(03): 263-268 . 百度学术
3. 赵烨，胡艳巧，陈超，张雪梅，徐崇颖，赵良成. 熔融制样-X射线荧光光谱法测定石墨矿中10种主次量组分. 冶金分析. 2023(08): 55-62 . 百度学术
4. 黄治榕，唐碧玉，田松. X射线荧光光谱法测定硅灰石矿物主次成分含量. 矿产与地质. 2022(03): 681-684 . 百度学术
5. 王娜，王家松，曾江萍，李强，吴磊，陈枫. 重铬酸钾和高锰酸钾电位落差法测定砂岩型铀矿氧化还原电位的探讨. 岩矿测试. 2022(05): 806-814 . 本站查看
6. 徐吉丰，尹太举，韩雅坤，钱文蹈，张娟，杜晓峰，官大勇. 基于岩石元素含量确定岩石矿物组分的方法. 矿床地质. 2020(03): 477-485 . 百度学术
7. 王毅民，邓赛文，王祎亚，李松. X射线荧光光谱在矿石分析中的应用评介——总论. 冶金分析. 2020(10): 32-49 . 百度学术
8. 李迎春，张磊，周伟，尚文郁. 熔融制样-波长色散和能量色散X射线荧光光谱仪应用于硅酸盐类矿物及疑难样品分析. 岩矿测试. 2020(06): 828-838 . 本站查看
9. 赵毅华. 熔融制样-X射线荧光光谱法测定镜铁矿中主次成分. 分析测试技术与仪器. 2019(01): 33-38 . 百度学术
10. 邓述培，范鹏飞，孙云超，徐洪柳. 理学ZSX Primus Ⅱ X射线荧光光谱仪E-Z扫描在盲矿石样中的应用. 世界有色金属. 2018(14): 190-192 . 百度学术
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