現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)

1、X射線熒光分析X-Ray FluorescenceX射線的產(chǎn)生和特點(diǎn) 特征X射線L殼層由L1、L2、L3三個(gè)子能級(jí)構(gòu)成；M殼層由五個(gè)子能級(jí)構(gòu)成；電子躍遷必須服從選擇定則N殼層由七個(gè)子能級(jí)構(gòu)成；X射線的特點(diǎn):波粒二象性直線傳播，折射率約為1具有殺傷力具有光電效應(yīng)散射現(xiàn)象相干散射：散射線能量不變，與入射線相互干涉。不相干散射：入射線部分能量傳遞給原子，散射線波長變長，與入射線不相互干涉。吸收現(xiàn)象 X射線的吸收現(xiàn)象X射線在穿過被照射物體時(shí)，因散射、光電效應(yīng)、熱損耗的影響，出現(xiàn)強(qiáng)度衰減的現(xiàn)象，稱為X射線的吸收。與物質(zhì)的厚度、密度、入射線強(qiáng)度有關(guān)。突變點(diǎn)（波長）稱為吸收限原因：X射線將對(duì)應(yīng)能級(jí)的電子轟出

2、，使光子大量吸收。X射線吸收現(xiàn)象的應(yīng)用陽極靶鍍層，獲得單色X射線X熒光的特點(diǎn)熒光X射線的最大特點(diǎn)是只發(fā)射特征X射線而不產(chǎn)生連續(xù)X射線。試樣激發(fā)態(tài)釋放能量時(shí)還可以被原子內(nèi)部吸收繼而逐出較外層的另一個(gè)次級(jí)光電子，此種現(xiàn)象稱為俄歇效應(yīng)。被逐出的電子稱為俄歇電子。俄歇電子的能量也是特征的，但不同于次級(jí)X射線。波長色散型X熒光光譜儀分析原理當(dāng)熒光X射線以入射角射到已知晶面間距離d的晶體（如LiF）的晶面上時(shí)，發(fā)生衍射現(xiàn)象。根據(jù)晶體衍射的布拉格公式dsin可知，產(chǎn)生衍射的入射光的波長與入射角有特定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。逐漸旋轉(zhuǎn)晶面用以調(diào)整熒光X射線的入射角從0°至90°，在2 角度的方向上，可依

3、次檢測(cè)到不同的熒光X射線相應(yīng)的強(qiáng)度，即得到試樣中的系列熒光X射線強(qiáng)度與2 關(guān)系的X射線熒光光譜圖X射線衍射分析X Ray DiffractionX射線衍射的理論基礎(chǔ)布拉格定律X射線衍射的理論基礎(chǔ)2d（hkl）sin= n式中:d（hkl）晶面間距； 入射線、反射線與反射晶面之間的交角，稱掠射角或布拉格角；2 入射線與反射線（衍射線）之間的夾角，稱衍射角；n反射級(jí)數(shù)，為整數(shù)；入射X線波長，與X射線管所用的靶材有關(guān)。上式即為布拉格定律或布拉格方程，它把衍射方向、平面點(diǎn)陣族的間距d(hkl) 和X射線的波長聯(lián)系在一起。X射線衍射物相分析晶體物質(zhì)，都具有特定的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)，它包括：1.晶體結(jié)構(gòu)類

4、型2.晶胞大小3.晶胞中原子、離子或分子數(shù)目種類以及它們所在的位置等 每一種晶體物質(zhì)都具有它自己特定的晶體結(jié)構(gòu)和晶胞參數(shù)。由X射線衍射花樣上各線條的角度位置所確定的晶面間距d以及它們的相對(duì)強(qiáng)度I/I0是物質(zhì)的固有特性。也就是說，不同物相的晶體通常將給出不同的X射線衍射花樣，即給出不同的衍射線束方向和強(qiáng)度。因此，可以像根據(jù)指紋來鑒別人一樣，根據(jù)衍射花樣可以用來鑒別晶體物質(zhì)。單一物相 物質(zhì)之衍射數(shù)據(jù)(或圖譜)d和I/I0值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)之衍射數(shù)據(jù)(或圖譜)進(jìn)行對(duì)比，如果兩者能夠吻合，就表明試樣與該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是同一種物相，從而作出鑒定?；旌衔锵嗝糠N物質(zhì)所特有的衍射花樣不變，多相試樣的衍射花樣只是由它包含物

5、質(zhì)的衍射花樣機(jī)械疊加而成。 X光管陽極靶 X光管陽極靶物相定量分析粉末多晶體衍射線的積分強(qiáng)度公式：簡(jiǎn)化后有I=K(C/)式中與混合試樣的組分有關(guān)。掃描電子顯微鏡Scanning Electron Microscope掃描電子顯微鏡主要用途表面形態(tài)觀察元素分布觀察配合EDS微區(qū)成分半定量分析配合EBSD微區(qū)晶體結(jié)構(gòu)分析加速電壓-電子波長一電子顯微鏡的加速電壓為40Kv,經(jīng)過這一電壓加速的電子的德布羅意波長是多少？電子的電荷是1.6×10-19庫,質(zhì)量是0.91×10-30千克,經(jīng)過40K電勢(shì)差加速的電子獲得的能量：E=Ue=6.4×10-15J.這個(gè)能量就是電子的動(dòng)

6、能,即0.5mv 2=6.4×10-15 J,因此v可以算出.于是,按照德布羅意公式這運(yùn)動(dòng)電子的波長是：=h/(mv)=6.1×10-12m. 加速電壓-電子波長加速電壓U/kV2030501002005001000電子波長/10-3nm8.596.985.363.702.511.420.687掃描電鏡成像原理 表面形貌襯度二次電子的邊緣效應(yīng) 電子探針顯微分析Electron Probe Micro-Analysis電子探針用途一種微區(qū)分析方法，了解成分-結(jié)構(gòu)的微區(qū)變化。電子探針特點(diǎn) 微區(qū)（微米范圍） 、顯微結(jié)構(gòu)分析 元素分析范圍廣 ：硼(B)鈾(） 定量準(zhǔn)確度高 檢測(cè)極限

7、（日常工作）: WDS:0.01%左右;EDS:0.1%左右 不損壞試樣、分析速度快 分析精度 主元素<1%,微量元素 5%. EPMA分析原理特征X射線的檢測(cè)波譜議：( Wavelength Dispersive Spectrometer )通過衍射分光原理，通過x射線檢測(cè)器（正比計(jì)數(shù)器）檢測(cè)測(cè)量特征x射線的和強(qiáng)度分布的儀器。能譜儀：( Energy Dispersive Spectrometer )利用固態(tài)能量檢測(cè)器（鋰漂移硅）測(cè)量特征x射線的能量E，并按能量高低和強(qiáng)度展譜。波譜儀分光晶體0<=2dsin/n<2d；0<<90。通過改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)某一特定波長x射

8、線光子進(jìn)行分光的人造晶體。和d為線性關(guān)系，晶體選定時(shí)，測(cè)定即可確定發(fā)出x射線的元素類型。WDS與EDS對(duì)比比較項(xiàng)目WDSEDS元素分析范圍4Be92U11Na92U/4Be92U元素分析方法分光晶體逐個(gè)元素分析固態(tài)檢測(cè)器元素同時(shí)檢測(cè)能量辨率/eV高低靈敏度高低檢測(cè)效率低，隨波長而變化高，一定條件下是常數(shù)定量分析精度好差儀器特殊性多個(gè)分光晶體探頭液氮冷卻定量分析-如何獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)定量分析的準(zhǔn)確與否，直接衡量電子探針的應(yīng)用水平。要想獲得更準(zhǔn)確的定量數(shù)據(jù)，需要注意以下幾方面：樣品，特別是目標(biāo)區(qū)域，必須光潔平整，即在樣品制作時(shí)必須仔細(xì)拋光。小顆粒，粉末，松散的礦物（如粘土）想獲得很精確的定量結(jié)果是

9、很困難的。樣品本身的電子沖擊穩(wěn)定性也有較大影響。樣品對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響在所有影響因素中占一半以上的比例。同種元素，在不同的化合狀態(tài)下，具有不同的x射線產(chǎn)額。所以標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇也很重要。標(biāo)樣選擇對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響占一小半比例。鍍碳膜厚度，儀器穩(wěn)定性，電子束穩(wěn)定性等也對(duì)測(cè)試結(jié)果有影響。在儀器運(yùn)行狀態(tài)良好的情況下，影響較小。陰離子法化學(xué)式計(jì)算分析數(shù)據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和>99%氧原子法適用于不含水的氧化物和含氧鹽礦物對(duì)含OH-、F-、Cl-、S-等附加陰離子的礦物需要對(duì)氧進(jìn)行矯正，計(jì)算過程較復(fù)雜。陽離子法計(jì)算化學(xué)式陽離子法計(jì)算化學(xué)式的基礎(chǔ)是認(rèn)為礦物某些晶格位置上的陽離子數(shù)目相對(duì)固定。常用于成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鏈

10、狀、層狀硅酸鹽（角閃石、云母）。一般認(rèn)為結(jié)構(gòu)中小空隙的位置均被陽離子占據(jù)（電價(jià)高、半徑小、配位數(shù)低），計(jì)算時(shí)以這些位置上的單位陽離子數(shù)為基準(zhǔn)。Ø例如白云母XY2Z4O10(OH,F)2，計(jì)算時(shí)一般以陽離子Y和Z之和為6為基準(zhǔn) 輝石 XYZ2O6 換算系數(shù)=Of.u.O=62.718=2.2075單位分子陽離子數(shù) = 離子數(shù)*換算系數(shù)光譜分析Spectrum Analysis 方法名稱輻射源作用對(duì)象檢測(cè)信號(hào)莫斯鮑爾(g射線)光譜法g射線原子核吸收后的g射線X射線吸收光譜法X射線Z>10的重金屬原子的內(nèi)層電子透射X射線原子吸收光譜法紫外可見光氣態(tài)原子外層電子透射的紫外可見光紫外可見

11、吸收光譜法遠(yuǎn)紫外光5200nm具有共軛結(jié)構(gòu)有機(jī)分子外層電子和有色無機(jī)物價(jià)電子透射的紫外可見光近紫外光200360nm可見光360760nm紅外吸收光譜法近紅外光7602500nm(130004000cm-1)低于1000nm為分子價(jià)電子、至2500nm為分子基團(tuán)振動(dòng)透射的紅外光中紅外光4000400cm-1分子振動(dòng)遠(yuǎn)紅外光50500mm分子轉(zhuǎn)動(dòng)電子自旋共振波譜法10000800000MHz微波未成對(duì)電子磁共振信號(hào)核磁共振波譜法60500MHz射頻原子核磁量子磁共振信號(hào)原子發(fā)射光譜法(atomic emission spectroscopy)氣態(tài)金屬原子與高能量粒子碰撞受激發(fā)，使分子外層電子由基

12、態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)的電子在極短時(shí)間內(nèi)便返回到基態(tài)或其他較低的能級(jí)。在返回過程中，原子可發(fā)射出一系列特征光譜線，它們按一定的順序排列，保持一定強(qiáng)度比例，通過這些譜線的特征來識(shí)別元素，測(cè)量譜線的強(qiáng)度來進(jìn)行定量。金屬原子和物質(zhì)分子受電磁輻射激發(fā)后，以發(fā)射輻射釋放能量返回基態(tài)，這種二次輻射稱為熒光或磷光，根據(jù)所測(cè)量的是由原子或分子發(fā)射的熒光、磷光譜線的波長和相應(yīng)的強(qiáng)度，相應(yīng)的技術(shù)分別叫原子熒光、分子熒光和分子磷光光譜法。紅外光譜，H2O分子的簡(jiǎn)正運(yùn)動(dòng)，拉曼光譜。H2O分子的簡(jiǎn)正運(yùn)動(dòng) 質(zhì)譜分析Mass Spectrometry同位素的表示：在元素符號(hào)的前面，下腳標(biāo)為質(zhì)子數(shù)，上腳標(biāo)為質(zhì)量數(shù)。氧的同位素

13、：816O, 817O 818O碳的同位素：612C,613C等。由于某一元素的質(zhì)子數(shù)是固定的，所以下腳標(biāo)質(zhì)子數(shù)可以忽略不寫；如16O、17O、18O、12C、13C等核衰變放射性同位素的原子核很不穩(wěn)定，會(huì)不間斷地、自發(fā)地放射出射線，直至變成另一種穩(wěn)定同位素，這就是所謂“核衰變”。衰變前的我們稱為母體、衰變后的產(chǎn)物，我們稱為子體。放射性同位素在進(jìn)行核衰變的時(shí)候，可放射出射線、射線、射線和電子俘獲等，但是放射性同位素在進(jìn)行核衰變的時(shí)候并不一定能同時(shí)放射出這幾種射線。半衰期半衰期是個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)名詞當(dāng)原子開始發(fā)生衰變，其數(shù)量會(huì)越來越少，衰變的速度也會(huì)因而減慢。例如一種原子的半衰期為一小時(shí)，一小時(shí)后其未衰

14、變的原子會(huì)剩下原來的二分一，兩小時(shí)后會(huì)是四分一，三小時(shí)后會(huì)是八分一。釙（Po）215： 0.0018秒鍶（Sr）90： 30年。釙（Po）216： 0.16秒銫（Cs）137： 30年鉍（Bi）212： 1小時(shí)鐳（Ra）226： 1620年鈉（Na）24： 15小時(shí)碳（C）14： 5730年碘（I）131： 8天钚（Pu）239： 24000年磷（P）32： 2周氯（Cl）36： 400000年鐵（Fe）59： 1.5月鈾（U）235： 7.1億年釙（Po）210： 3月鉀（K）40： 13億年鈷（Co）60： 5年鈾（U）238： 45億年氚（H3）： 12年穩(wěn)定同位素分餾穩(wěn)定同位素分餾(f

15、ractionation)是指在一系統(tǒng)內(nèi)某元素的同位素以不同的比例分配到兩種物相中的現(xiàn)象。最重要的一些成分發(fā)生變化的穩(wěn)定同位素包括H、C、N、O、S等。同位素分餾一般發(fā)生在以下幾種不同的化學(xué)反應(yīng)和物理過程中：（1）在不同分子中某一元素的同位素發(fā)生再分配的同位素交換反應(yīng)（雙向反應(yīng)）；（2）反應(yīng)速率取決于反應(yīng)物和生成物的同位素組成的單向反應(yīng)；（3）蒸發(fā)、凝結(jié)、溶化和結(jié)晶、吸附和解吸，以及濃度或溫度梯度引起的離子或分子的擴(kuò)散等物理過程。不同分子或物相間同位素到達(dá)平衡后存在的分餾稱為同位素平衡分餾。偏離平衡的分餾稱為同位素動(dòng)力分餾，它往往是由不同同位素的反應(yīng)速率差異引起的。同位素分餾同位素分餾系數(shù)A-

16、B = RA/RB式中RA是在A相中重同位素與輕同位素之比， RB是在B相中重同位素與輕同位素之比是指一體系經(jīng)過同位素分餾過程后，在一種化合物（或一種狀態(tài)）中兩種同位素濃度比值與另一種化合物（或另一狀態(tài)）相應(yīng)同位素濃度比值之間的商。由于一般不同物質(zhì)間同位素比值都很接近， 值在0.9xxx至1.0xxx之間變化。 分餾系數(shù)與溫度有關(guān)，一般隨著溫度增加，趨近于1，因此同位素分餾可以作為環(huán)境溫度的指標(biāo)。氧同位素在不同礦物中的熱平衡分餾礦物對(duì)氧同位素分餾與溫度的函數(shù)變化關(guān)系，即氧同位素溫度計(jì)圖示。注意：其主要適用范圍應(yīng)為高溫區(qū)間。同位素的表示方法穩(wěn)定同位素的組成可用同位素比值來表示（），即樣品中的同位

17、素含量與標(biāo)準(zhǔn)樣品中相應(yīng)同位素含量的相對(duì)比值（）。=R樣品-R標(biāo)準(zhǔn)R標(biāo)準(zhǔn)×1000式中R為樣品或標(biāo)準(zhǔn)的重/輕同位素比值。根據(jù)值和分餾系數(shù)的定義，可以推導(dǎo)出二者之間的關(guān)系如下：=RA/RB=(A+1000)/(B+1000)例：大氣和水圈中的氫、氧同位素H質(zhì)量數(shù)含量,%O質(zhì)量數(shù)含量,%199.98521699.75620.0148170.039180.205 水中氫氧同位素的各種組合有：H216O、 H217O、 H218O、 HD16O、 HD17O、 HD18O、 D216O、 D217O、 D218O。樣品的氫氧同位素組成用與同位素標(biāo)準(zhǔn)之間的差異來表示，即 氫氧同位素標(biāo)準(zhǔn)(SMOW

18、standard mean ocean water)為取自大西洋、印度洋和太平洋5002000m深處的平均海水，其D/H=156×10-6，18O/16O=2005×10-6。另一個(gè)氧同位素標(biāo)準(zhǔn)為PDB (Pee Dee Belemnitella)，為采自South California的Peedee地層組中的石炭紀(jì)擬箭石。兩種同位素標(biāo)準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系為：18OSMOW1.03086×18OPDB30.86雨水線性方程(Craig,1961)：D=818O+10雨水的氫氧同位素變化范圍：18O約為10-60 ，D為40400 ；海水的D、18 O接近與0，但表層海

19、水的氫氧同位素存在以下關(guān)系：DK18 O，其中K在太平洋為7.5，北大西洋為6.5，紅海為6.0。 同位素研究的意義穩(wěn)定同位素在地質(zhì)過程中有分餾現(xiàn)象，從而對(duì)地質(zhì)過程有示蹤效果；放射性同位素的衰變可以作為地質(zhì)體的年齡測(cè)定；放射性同位素與穩(wěn)定同位素的比值往往對(duì)地質(zhì)過程也有示蹤效果。同位素的測(cè)試分析，對(duì)地質(zhì)年代學(xué)、推斷地質(zhì)甚至地球演化過程，有重要作用。 質(zhì)譜儀質(zhì)譜分析原理進(jìn)樣系統(tǒng):1.氣體擴(kuò)散2.直接進(jìn)樣3.氣相色譜離子源: 1.電子轟擊2.化學(xué)電離3.場(chǎng)致電離4.激光 質(zhì)量分析器: 1.單聚焦 2.雙聚焦3.飛行時(shí)間4.四極桿檢測(cè)器:質(zhì)譜儀需要在高真空下工作：離子源（10 -3 10 -5 Pa）

20、質(zhì)量分析器（10-6Pa）1大量氧會(huì)燒壞離子源的燈絲；2用作加速離子的幾千伏高壓會(huì)引起放電；3引起額外的離子分子反應(yīng)，改變裂解模型，譜圖復(fù)雜化。質(zhì)量分析器原理加速后離子的動(dòng)能 :(1/2)mV2 = eVV= (2V)/(m/e) 1/2在磁場(chǎng)存在下，帶電離子按曲線軌跡飛行；離心力 =向心力；mv2/R= H0eV曲率半徑： R=（mv）/eH0質(zhì)譜方程式：m/e = (H0R2) / 2V離子在磁場(chǎng)中的軌道半徑R取決于： m/e、 H0 、 V改變加速電壓V,可以使不同m/e的離子進(jìn)入檢測(cè)器。質(zhì)譜分辨率 = M / M（分辨率與選定分子質(zhì)量有關(guān)）離子源與質(zhì)譜儀器的分類Ø電子轟擊 E

21、lectron-impact Ionization Mass S（氣體質(zhì)譜計(jì)）Ø表面熱電離Thermal Ionization Mass Spectrometry（TIMS/表面熱電離質(zhì)譜計(jì)/固體質(zhì)譜計(jì)）Ø二次離子化Secondary Ionization Mass Spectrometry（SIMS/離子探針質(zhì)譜計(jì)）Ø電感耦合等離子化 Inductively Coupled PlasmaMass Spectrometry（ICPMS：等離子質(zhì)譜計(jì)） 電子轟擊（氣體質(zhì)譜計(jì)）型離子源適用于氣體電離在一定真空度下，關(guān)閉真空泵閥門，讓一定量的少量氣體進(jìn)入離子源進(jìn)行電離(

22、靜態(tài))?；蛘咴诓粩喑檎婵盏耐瑫r(shí),氣體樣品通過一個(gè)氣體漏孔不斷進(jìn)入離子源進(jìn)行電離（動(dòng)態(tài)）,即所謂粘滯流進(jìn)樣。表面熱電離離子源（TIMS/表面熱電離質(zhì)譜計(jì)/固體質(zhì)譜計(jì)）熱電離是分析固體樣品同位素組成的常用離子源之一。將分析樣品涂敷于金屬絲(帶)的表面上，在真空中通以電流使金屬絲熾熱，樣品因受熱而蒸發(fā)，大部分是中性粒子，一部分以正或負(fù)離子形式脫出表面。固體質(zhì)譜 傳統(tǒng)的質(zhì)譜計(jì)一般要求化學(xué)分離出目的元素，因此難于分析一個(gè)礦物顆粒的同位素組成或礦物內(nèi)部同位素組成變化。此外，目的元素量越小，化學(xué)處理過程中引入的污染相對(duì)就越大。離子探針質(zhì)譜計(jì)的設(shè)計(jì)避免這些，它可以分析很小礦物顆粒的同位素組成和元素含量。電感耦

23、合等離子化（ICPMS：等離子質(zhì)譜計(jì)）用高頻(7MHz-56MHz)感應(yīng)電源，通入Ar氣并使之與高頻發(fā)生器感應(yīng)耦合形成高溫等離子體，把試樣通過霧化器導(dǎo)入高溫等離子體中進(jìn)行電離。同位素測(cè)年的基本原理放射性同位素的核衰變過程是不依賴于外界條件,如溫度、壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)的變化,而以其固有的速度自發(fā)地進(jìn)行著衰變的。如果在一次地質(zhì)作用中,某種放射性同位素以一定的狀態(tài)存在于該次地質(zhì)作用所形成的或被改造的地質(zhì)體(巖石或礦物)中,那么母體就在形成的礦物或巖石中隨著時(shí)間不斷地衰變,所形成的穩(wěn)定的子體同位素就將在礦物、巖石中不斷積累。只要該巖石、礦物自形成或被改造后一直保持著封閉狀態(tài),那么,巖石、礦物就像一座天然

24、的時(shí)鐘一樣,按照放射性衰變的定律,母體衰減,子體積累,不斷記錄下時(shí)間參數(shù)。這就是同位素地質(zhì)年齡測(cè)定的基本原理。依據(jù)此原理,可以給出同位素地質(zhì)年齡測(cè)定的公式為：t= ( 1/K) ln( D/N+ 1)式中K為衰變常數(shù); D為累積的子體量; N為現(xiàn)在的母體量; t為至今的時(shí)間同位素測(cè)年的方法簡(jiǎn)述1、U- Pb法:是最早用來測(cè)定地質(zhì)年齡的放射性方法之一,也是國內(nèi)目前最重要的同位素測(cè)年方法。近10年來,近乎完美的鋯石微區(qū)U- Pb年齡測(cè)定技術(shù)的引進(jìn)對(duì)我國的地質(zhì)科學(xué)研究起到了巨大的推動(dòng)作用,并且其應(yīng)用領(lǐng)域仍在進(jìn)一步擴(kuò)展中。2、Rb- Sr法:是一個(gè)應(yīng)用很廣泛的方法,利用等時(shí)線技術(shù)可以測(cè)定侵入巖、火山巖

25、、變質(zhì)巖和某些沉積巖的同位素地質(zhì)年齡。在用Rb- Sr同位素系統(tǒng)測(cè)定中酸性侵入巖和火山巖的年齡時(shí),如果巖石迅速冷卻,無論用全巖等時(shí)線法或礦物等時(shí)線法得到的年齡都可能是巖石的形成年齡。對(duì)于變質(zhì)巖,礦物Rb- Sr等時(shí)線年齡一般代表巖石遭受最后一次強(qiáng)變質(zhì)熱事件Sr同位素均一化時(shí)間。對(duì)于沉積巖,可以利用Rb- Sr法測(cè)定成巖自生礦物年齡。對(duì)于金屬礦床,可以用包裹體的Rb- Sr等時(shí)線確定礦床的形成時(shí)間。通過斷層和韌性剪切帶形成的礦物的Rb- Sr年齡測(cè)定,可以限定構(gòu)造形成時(shí)間。Rb- Sr法最大缺點(diǎn)是,由于Rb的流動(dòng)性,極易形成開放系統(tǒng),從而得到不正確的年齡。此外,還經(jīng)常受到假等時(shí)線的困擾。3、Ar

26、-Ar法:已經(jīng)成為同位素地質(zhì)年代學(xué)研究最主要的方法之一。該方法具有以下特點(diǎn):a.測(cè)量的時(shí)間域較寬,最老可到3800 Ma(月巖年齡) ,最年輕可測(cè)到千年級(jí)(意大利維蘇威火山噴發(fā)年齡) ;b.測(cè)量對(duì)象廣泛,原則上,所有的含鉀礦物、巖石都可以用作Ar-Ar法同位素測(cè)年,甚至含有微量鉀鹽包裹體的非鉀礦物如石英、閃鋅礦等也有成功測(cè)定出Ar-Ar年齡的報(bào)道;c.獨(dú)特的分步加熱技術(shù)和內(nèi)部組分的Ar同位素相關(guān)圖處理技術(shù)不僅可以獲得高精度的年齡,還可以揭示被測(cè)定對(duì)象所經(jīng)歷的多期地質(zhì)演化信息;d.和激光技術(shù)配套可以直接在巖石光片上尋找待測(cè)礦物進(jìn)行微區(qū)(幾十微米)幾百微米) Ar-Ar測(cè)年,從而能夠獲得變質(zhì)巖P-

27、 T- t軌跡研究中最精確的時(shí)間信息;e.應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,幾乎所有的地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科中都有應(yīng)用;f.f.是礦床年代學(xué)研究的最主要的技術(shù)手段;g.是同位素?zé)崮甏鷮W(xué)研究的支柱技術(shù)。Ar-Ar法測(cè)年也有其局限性:首先是分析技術(shù)復(fù)雜導(dǎo)致其成本高、分析周期長。其次中子參數(shù)測(cè)定的準(zhǔn)確性直接影響樣品年齡測(cè)定的準(zhǔn)確性。核反沖效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致極細(xì)粒的粘土礦物Ar-Ar年齡結(jié)果偏高。對(duì)于古元古代和太古宙古老變質(zhì)巖樣品,由于可能存在K和Ar的自然擴(kuò)散作用或后期變質(zhì)、變形等多因素的擾動(dòng)作用,用Ar-Ar法很難測(cè)出早期的變質(zhì)事件年齡。4、Sm-Nd法:由于Sm-Nd體系的保存性能良好,抗蝕變和變質(zhì)作用的能力較強(qiáng),因此Sm-Nd法

28、年齡能代表原巖生成的時(shí)間和反映成巖物質(zhì)源區(qū)的特性。對(duì)于基性巖、超基性巖,對(duì)太古宙古老巖石, Sm-Nd等時(shí)線法是較好的測(cè)年方法。Sm-Nd模式年齡代表地殼巖石從CHUR地幔源中分異出來的時(shí)間,利用碎屑沉積巖的模式年齡可以鑒別沉積物的源區(qū),判斷巖石形成構(gòu)造背景,了解其物源區(qū)存留地殼的平均年齡,揭示地殼形成和演化歷史等。其缺點(diǎn)是由于Sm、Nd地球化學(xué)性質(zhì)的類似,地質(zhì)作用過程中難以發(fā)生相互分離,Sm、Nd在巖石中的比值變化范圍就很小,給Sm-Nd等時(shí)線法測(cè)年帶來了困擾,有時(shí)不能給出正確可信的年齡。5、Re-Os法:是目前能夠直接測(cè)定金屬礦床礦化年齡的唯一成熟方法。但在實(shí)驗(yàn)技術(shù)和應(yīng)用方面還存在不少問題

29、: a.近年來發(fā)現(xiàn)有些金屬礦床輝鉬礦的Re-Os年齡高于其賦礦圍巖的年齡,原因不明; b.黃鐵礦等多數(shù)硫化物礦物含Re量很低,并含有一定程度的普通Os,對(duì)樣品化學(xué)制備過程中低本底的要求很高,一般實(shí)驗(yàn)室難以達(dá)到,普通Os也難以準(zhǔn)確扣除; c.后期的熱液活動(dòng)有時(shí)可以使Os同位素發(fā)生重置,因此,金屬硫化物Re-Os同位素體系封閉溫度及其影響因素是一個(gè)亟待解決的問題。6、( U- Th) / H e法: ( U- T h) / H e同位素系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是其封閉溫度是已有同位素體系中最低的,能夠記錄地質(zhì)體經(jīng)歷較低溫度范圍的時(shí)代與溫度信息。該方法在礦床年代學(xué)研究中也具有可觀應(yīng)用前景。其不足之處是因?yàn)榉忾]溫度

30、很低,在用于地質(zhì)體定年時(shí)要特別關(guān)注冷卻速率和再加熱作用的影響。 另外關(guān)于同位素的應(yīng)用還有很多，比如同位素地質(zhì)溫度計(jì)、C、H、O、S、Sr等同位素示蹤等等，這些都是現(xiàn)代地球化學(xué)研究的熱門領(lǐng)域，前沿領(lǐng)域。同時(shí)研究和開發(fā)新的同位素在自然科學(xué)中的應(yīng)用也是人們熱衷的領(lǐng)域之一。測(cè)試方法和技術(shù)是個(gè)不斷發(fā)展的學(xué)科，新的測(cè)試方法和理論隨著自然科學(xué)的發(fā)展不斷涌現(xiàn)，要求大家時(shí)刻保持謹(jǐn)慎的心態(tài)，不斷探索和學(xué)習(xí)。熱分析熱分析的四大支柱差熱分析(Differential Thermal Analysis)差示掃描量熱分析(Differential Scanning Calorimetry )熱重分析(Thermo-Gra

31、vimetric Analysis)熱膨脹法(Thermal Dilation Method) 幾種主要的熱分析法及其測(cè)定的物理化學(xué)參數(shù) 熱電效應(yīng)與熱電偶兩種不同材料的端或自由端、金屬絲兩端牢靠地接觸在一起，組成下圖所示的閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接觸點(diǎn)(稱為結(jié)點(diǎn))溫度T和T0不相同時(shí)，回路中既產(chǎn)生電勢(shì)，并有電流流通，這種把熱能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。兩個(gè)結(jié)點(diǎn)中與被測(cè)介質(zhì)接觸的一端稱為測(cè)量端或工作端、熱端，另一個(gè)稱為參考冷端。 差熱電偶將兩個(gè)反極性的熱電偶串聯(lián)起來，就構(gòu)成了可用于測(cè)定兩個(gè)熱源之間溫度差的溫差熱電偶。 加熱爐樣品，對(duì)比物，熱電偶控制系統(tǒng)，輸出系統(tǒng)天平 控制系統(tǒng) 熱電效應(yīng)與熱電偶兩種不

32、同材料的端或自由端、金屬絲兩端牢靠地接觸在一起，組成下圖所示的閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接觸點(diǎn)(稱為結(jié)點(diǎn))溫度T和T0不相同時(shí)，回路中既產(chǎn)生電勢(shì)，并有電流流通，這種把熱能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。兩個(gè)結(jié)點(diǎn)中與被測(cè)介質(zhì)接觸的一端稱為測(cè)量端或工作端、熱端，另一個(gè)稱為參考冷端。差熱電偶將兩個(gè)反極性的熱電偶串聯(lián)起來，就構(gòu)成了可用于測(cè)定兩個(gè)熱源之間溫度差的溫差熱電偶。典型的DTA曲線圖中基線相當(dāng)于DT=0，樣品無熱效應(yīng)發(fā)生，向上和向下的峰反映了樣品的放熱、吸熱過程。 樣品量對(duì)DTA曲線的影響試樣用量的多少與顆粒大小對(duì)DTA曲線有著類似的影響，試樣用量多，放熱效應(yīng)大，峰頂溫度滯后，容易掩蓋鄰近小峰谷，特別是對(duì)在

33、反應(yīng)過程中有氣體放出的熱分解反應(yīng)。因此：試樣的用量以少為原則。硅酸鹽試樣用量：0.20.3克 試樣的裝填疏密對(duì)DTA曲線的影響試樣的堆積方式，決定著試樣體積的大小。在試樣用量、顆粒度相同的情況下裝填疏密不同也影響著產(chǎn)物的擴(kuò)散速度和試樣的傳熱快慢，因而影響DTA曲線的形態(tài)。因此裝填要求：薄而均勻試樣和參比物的裝填情況一致結(jié)晶度:有人研究了試樣的結(jié)晶度對(duì)DTA曲線的影響。發(fā)現(xiàn)結(jié)晶度不同的高嶺土的脫水吸熱峰面積隨樣品結(jié)晶度的減小而減小，隨結(jié)晶度的增加，峰形更尖銳。通常也不難看出，結(jié)晶良好的礦物，其結(jié)構(gòu)水的脫水溫度相應(yīng)要高些。純度：天然礦物都含有各種各樣的雜質(zhì)，含有雜質(zhì)的礦物和純礦物比較，其DTA曲線的形態(tài)和溫度都可能不同。離子取代：物質(zhì)中某些離子被其它離子取代時(shí)，可使DTA曲線的峰谷形態(tài)和溫度發(fā)生變化。 升溫速度對(duì)DTA曲線的影響升溫速度的快慢對(duì)差熱曲線的基線、峰形和溫度都有明顯的影響。升溫越快，導(dǎo)致熱焓變化越快，更多的反應(yīng)將發(fā)生在相同的時(shí)間間隔內(nèi)，峰的高度，峰頂或溫差將會(huì)變大，因而出現(xiàn)尖銳而狹窄的峰。升溫速度不同明顯影響峰頂溫度向高溫偏移。升溫速度不同，影響相鄰峰的分辨率。較低的升溫速度使相鄰峰易于分開，而升溫速度太快容易使相鄰峰谷合并