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用于分析銅金斑巖礦床的奧林巴斯手持式光譜分析儀

來源: | 作者:environment-380 | 發(fā)布時間: 2023-11-29 | 964 次瀏覽 | 分享到:

奧林巴斯手持式光譜分析儀，如Vanta XRF分析儀，在礦產(chǎn)行業(yè)斑巖礦床的勘探和開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。這則應(yīng)用注釋說明了Vanta手持式光譜分析儀如何能夠在斑巖勘探和采礦過程中準(zhǔn)確地測量需要關(guān)注的常見元素，以及用于確定斑巖系統(tǒng)開采潛力的元素。

尋找斑巖地質(zhì)系統(tǒng)對礦產(chǎn)勘探和采礦公司很有吸引力，因?yàn)檫@種系統(tǒng)往往蘊(yùn)藏著具有巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的大型多金屬礦床。斑巖系統(tǒng)通常采用成本較低的露天開采方法開采，且礦山壽命較長（詳見下圖），當(dāng)今世界上所開采的大部分銅（Cu）和鉬（Mo），以及約四分之一的金（Au）都是從斑巖系統(tǒng)中獲得的。

圖1. 疊套型斑巖銅系統(tǒng)的解析圖表明了多相斑巖礦中位于中心的斑巖銅 ± 金 ± 鉬礦床與其毗鄰主巖之間的空間相互關(guān)系（經(jīng)Dick Sillitoe許可，在此轉(zhuǎn)載）。原始圖源自SEG雜志“經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)”部分的文章“采用手持式X射線熒光技術(shù)進(jìn)行礦產(chǎn)勘探”。

礦產(chǎn)行業(yè)與學(xué)術(shù)界合作，開展了大量工作，以增進(jìn)對斑巖礦床的成因和開采潛力的了解，并開發(fā)出可在礦產(chǎn)勘探計(jì)劃中有效完成礦體定向的技術(shù)。^{2、3、4、5}

手持式XRF分析儀檢測常見的斑巖組成元素的性能

以下數(shù)據(jù)表明了Vanta手持式光譜分析儀在分析一系列由OREAS（礦石研究和勘探分析標(biāo)準(zhǔn)公司）提供的斑巖銅認(rèn)證參考樣品（CRM）和IOCG（氧化鐵銅金）pXRF商用試劑盒樣品時表現(xiàn)出的開箱即用性。CRM數(shù)據(jù)與Vanta手持式光譜分析儀所獲得的數(shù)據(jù)高度吻合，表明Vanta手持式XRF分析儀在分析采自這些礦床類型的完全制備好的樣品時可提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

Vanta手持式光譜分析儀的性能

圖2. Vanta手持式XRF分析儀測量由OREAS提供的放于各種試劑盒中的斑巖銅和IOCG元素所獲得的數(shù)據(jù)與這些樣品的額定值高度吻合，表明了Vanta分析儀測量這些元素的出色性能。

使用礦石分析儀檢測可表明斑巖是否具有可開采潛力的指示元素

在實(shí)驗(yàn)室中測量的鍶（Sr）、釔（Y）、氧化錳（MnO）、二氧化硅（SiO2）和鋯（Zr）的不同比例組合可用于有效區(qū)分斑巖銅環(huán)境中的成礦特性和妨礙成礦的侵入體。最近，澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)礦床和地球科學(xué)中心（CODES）和英國萊斯特大學(xué)地理、地質(zhì)和環(huán)境學(xué)院都對手持式分析儀在現(xiàn)場檢測制備好和未制備樣品以幫助勘探人員評估斑巖可開采性的能力進(jìn)行了研究。

CODES團(tuán)隊(duì)2019年發(fā)表在《地質(zhì)勘探、環(huán)境、分析》（GEEA）雜志上的一篇論文¹闡述了以下觀點(diǎn)：

基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的總體匯編，Sr/Y和Sr/MnO的全巖值可以有效區(qū)分斑巖銅環(huán)境中的成礦特性和妨礙成礦的侵入體。
根據(jù)傳統(tǒng)的全巖數(shù)據(jù)得到校準(zhǔn)的pXRF數(shù)據(jù)，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的全巖分析數(shù)據(jù)，提供Sr/Y對比Sr/MnO的銅礦前景判別圖表。

CODES團(tuán)隊(duì)展示了他們對使用傳統(tǒng)ICP-MS/ICP-ES（電感耦合等離子體質(zhì)譜法和發(fā)射光譜法）和手持式XRF分析儀檢測來自六個礦區(qū)的樣品所獲得結(jié)果進(jìn)行比較的情況：（1）美國Yerington斑巖銅礦區(qū)（±鉬-金）；（2）美國Resolution斑巖銅-鉬礦床；（3）秘魯Las Bambas銅-鐵矽卡巖礦區(qū)；（4）澳大利亞Cadia銅-金礦區(qū)；（5）澳大利亞Northparkes銅-金礦區(qū)；（6）澳大利亞Cowal銅-金礦區(qū)。

通過評估使用手持式XRF分析儀對礦漿材料（120目）和完整巖板（最大粒度0.5 cm）進(jìn)行檢測所獲得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精密性，并將XRF數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的ICP-MS/ICP-ES全巖數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行比較，CODES論文得出結(jié)論：礦石分析儀可以直接在現(xiàn)場對未加工巖石進(jìn)行檢測，并成功獲取數(shù)據(jù)，以評估侵入體的成礦潛力。

手持式光譜分析儀獲得的數(shù)據(jù)和常規(guī)實(shí)驗(yàn)室獲得的數(shù)據(jù)

圖3.CODES的研究：手持式XRF分析儀和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室檢測不同樣品介質(zhì)所獲數(shù)據(jù)之間的比較。（a）Sr/Y：通過檢測放于密封杯中的礦漿材料獲得的手持式XRF數(shù)據(jù)和ICP-MS/ICP-ES數(shù)據(jù)。（b）Sr/MnO：通過放于密封杯中的礦漿材料獲得的手持式XRF數(shù)據(jù)和ICP-MS/ICP-ES數(shù)據(jù)。（c）Sr/Y：通過檢測完整巖板獲得的手持式XRF數(shù)據(jù)和ICP-MS/ICP-ES數(shù)據(jù)。（d）Sr/MnO：通過檢測完整巖板獲得的手持式XRF數(shù)據(jù)和ICP-MS/ICP-ES數(shù)據(jù)。

通過檢測礦化前、礦化中和礦化后侵入巖獲得的手持式XRF數(shù)據(jù)

圖4.CODES的研究：檢測來自六個斑巖銅和矽卡巖礦區(qū)的礦化前、礦化中和礦化后侵入巖而獲得的手持式XRF數(shù)據(jù)，繪于表明了具有可開采潛力區(qū)域的Sr/MnO對比Sr/Y的圖表中。這里列出了為每個礦區(qū)分析的樣品介質(zhì)。（a）美國Yerington礦區(qū)；僅巖板。（b）美國Resolution礦床，巖板。（c）秘魯Las Bambas礦區(qū)，巖板。（d）澳大利亞Cadia礦區(qū)，礦漿粉。（e）澳大利亞Cowal礦區(qū)，礦漿粉和巖板。（f）澳大利亞Northparkes礦區(qū)，礦漿粉。

Marquis等人在倫敦舉行的礦床研究小組第43屆年會上介紹了他們的新近研究成果：通過對一系列采用不同方法制備、顯示各種不同肯定和中性可開采信號組合的樣品（Sr/Y對比SiO2；Sr/Y對比Zr）進(jìn)行檢測，評估Vanta手持式XRF的性能。6他們采用了以下不同的方式對相同的樣品進(jìn)行了檢測：

對準(zhǔn)目標(biāo)，扣動扳機(jī)：無需準(zhǔn)備，分析儀的前端與介質(zhì)表面直接接觸。
現(xiàn)場碾碎或研磨：在現(xiàn)場將硬介質(zhì)碾碎或研磨至約200 μm
實(shí)驗(yàn)室類型：在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中將干燥材料研磨并均質(zhì)化至125 μm。壓制成表面光滑的顆粒。

圖5.萊斯特大學(xué)的研究：（a） Sr/Y對比SiO2的判別圖表，通常用作可開采潛力指示。（b） Sr/Y與Zr的對比表明Zr比SiO2的精確度和準(zhǔn)確度更好。經(jīng)萊斯特大學(xué)許可轉(zhuǎn)載。

該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，Vanta分析儀在檢測制備好的樣品時性能出色，但無法準(zhǔn)確辨別碾碎樣品或完整巖石中的SiO2。這個結(jié)論可以預(yù)料，因?yàn)檫@些樣品具有異質(zhì)性，且本來就會影響由手持式XRF分析儀測量的較輕的元素。不過，痕量元素越重，準(zhǔn)確性越高，如Zr，因此即使在野外樣品中，也可以使用較重的元素代替二氧化硅，作為斑巖可開采潛力的指示元素。

一些OREAS銅斑巖樣品的檢測