技术领域
[0001] 本申请涉及借助地质体的物理、化学性质来分析地质体的技术领域，具体涉及一种分析岩石中的矿物的方法。
相关背景技术
[0002] 岩石中存在多种类型的固体矿物，例如造岩矿物、金属矿物、非金属矿物等，对岩石中的多种矿物的类型、空间分布关系等进行分析有助于确定这些矿物的形成机理，对于矿产预测具有重要作用。相关技术中所提供的分析方法往往不够全面和准确。
具体实施方式
[0007] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0008] 需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。
[0009] 本申请的实施例提供一种分析岩石中的矿物的方法，参照图1，其包括：步骤S102：采集岩石样品。
[0010] 步骤S104：将岩石样品制备成透光片样品、块状样品和探针片样品。
[0011] 步骤S106：借助显微镜对透光片样品中的矿物进行形态分析。
[0012] 步骤S108：借助扫描电镜对透光片样品和块状样品中的矿物进行扫描分析。
[0013] 步骤S110：借助电子探针对探针片样品中的矿物进行组分分析。
[0014] 步骤S112：确定岩石样品中矿物的类型，其中，基于形态分析、扫描分析和组分分析的结果中的一个或多个确定岩石样品中矿物的类型。
[0015] 在步骤S102中，需要首先采集岩石样品，该岩石样品可以是任何需要进行矿物分析的岩石样品，不同类型的岩石样品可能具有不同的采集要求，并且，期望分析的矿物类型也会影响岩石样品的采集要求，例如，如果期望以铀矿物为主进行分析，则可能需要使用特‑6定的仪器选取铀含量在100×10 以上的矿样作为岩石样品。如果期望以铁氧化物为主进行分析，则需要采集黄色、褐色、紫红色等颜色的氧化砂岩作为岩石样品。在采集的过程中，尽可能的采集颜色、粒度和期望研究的矿物含量（例如铀含量）等相对均一的样品。本领域技术人员可以根据实际需求来采集合适的岩石样品，对此不作具体的限制。
[0016] 在步骤S104中，需要将所采集的岩石样品制备成透光片样品、块状样品和探针片样品，以便于进行后续的分析。可以将所采集的样品一分为三，而后分别制备上述样品。
[0017] 透光片样品是指能够在显微镜下进行分析的光薄片，可以根据本领域中对光薄片的一般要求来制备透光片样品，对此不作限制。
[0018] 块状样品主要被用于在扫描电镜下进行观察，对于块状样品的一般要求是希望其能够保留岩石样品中各矿物的形态以及各矿物之间的空间分布关系，同时，块状样品也应当符合所使用的扫描电镜对于样品的要求，本领域技术人员可以根据实际需求来完成块状样品的制备，下文中的相关部分中也将会给出一些制备块状样品的具体方法，在此不再赘述。
[0019] 探针片样品是指能够在电子探针显微分析仪下进行分析的探针片，同样地，可以根据本领域中对于探针片的一般要求来制备探针片样品，对此不作限制。
[0020] 在完成了上述样品的制备后，可以在步骤S106中借助显微镜对透光片样品中的矿物进行形态分析，此处的显微镜是指本领域技术人员所熟知的光学显微镜。在显微镜下能够观察到透光片样品中颗粒较大的矿物的形态，具体地，可以在显微镜下进行单偏光观察、正交偏光观察以及反光观察，以便于更加完整和准确地观察到各个矿物的形态。可以理解地，一些矿物具有较为典型的形态特征，因此，在步骤S106中进行形态分析时，可以直接确定某些矿物的类型。
[0021] 然而，有些矿物可能在显微镜下无法较好地观察到，例如一些微米级、纳米级的矿物等，为此，在步骤S108中，进一步地借助扫描电镜来对透光片样品进行扫描分析。相较于显微镜而言，扫描电镜能够将矿物放大更大的倍数，因此，在扫描分析的过程中可以重点观察其中的微米级、纳米级的细小颗粒矿物（显微镜下观察不到的矿物）的形态，以更加全面地掌握透光片样品中各矿物的形态特征。同时，扫描电镜还能够更好地展示各种矿物的晶型，这也是光学显微镜下可能难以观察到的。同样地，可以直接借助观察到的形态特征来确定其中的某些矿物的类型。图2中示出了一个实施例中借助扫描电镜对透光片样品进行扫描分析时获得的图像，图中可见石英颗粒21的表面发育有各种晶型的黄铁矿22和铀石23。
[0022] 同时，扫描电镜获得的图像还能够展示出透光片样品中化学元素、光、电、磁等性质的差异，因此，在扫描分析时还能够对透光片样品中的元素分布情况进行分析，大致确定透光片样品中各种元素的分布情况，元素的分布情况可以作为确定矿物类型过程中的一个重要的证据，其可以对已经能够确定类型的矿物进行二次验证，也可以作为辅助证据来确定一些仅凭借形态特征难以确定的矿物类型。图3中示出了一个实施例中借助扫描电镜对透光片样品进行分析时获得的元素平面分布情况，图中占比较高的几种元素分别为Si元素31、O元素32、Fe元素33等。
[0023] 进一步地，在步骤S108中，还借助扫描电镜对块状样品进行扫描分析，可以理解地，常规的光学显微镜并不能够实现对块状样品中矿物形态的观察，而块状样品对于矿物的形态保留可能更加完整，尤其是矿物的立体晶型。并且，块状样品还能够展示各种矿物之间的立体组合关系，为此，本实施例中制备了块状样品并借助扫描电镜对块状样品进行了扫描分析，以实现对岩石中的矿物进行更加全面的分析。
[0024] 对块状样品进行扫描分析时和对透光片样品进行扫描分析时所使用的扫描电镜可以是不同的，本领域技术人员可以根据实际所制备的透光片样品和块状样品的具体规则来选择合适的扫描电镜进行扫描分析，对此不作限制。
[0025] 在一些实施例中，在借助扫描电镜对透光片样品和块状样品进行扫描分析时，还可以进一步地对其进行能谱测定，以便于更好地对其中的矿物类型进行分析。能谱测定的结果同样能够展示出样品中存在的元素的种类，其能够与扫描分析的互为补充并且还能够相互验证，进一步提高分析的准确性和全面性。
[0026] 进一步地，在步骤S110中，借助电子探针来对探针片样品进行组分分析，可以选择本领域中常用的电子探针显微分析仪来完成组分分析，对此不作限制。可以理解地，尽管在步骤S108中进行扫描分析时能够获取到元素的分布情况，但是其结果并不精准，只能够粗略的观察到各种元素的占比，对一些矿物而言，仅凭借形态特征、晶体结构、元素分布等仍可能难以断定其类型，因此，本实施例中进一步地借助电子探针来进行组分分析。电子探针是一种定量分析方法，其能够较为准确地获得测点处的各种元素的具体含量，从而能够对该处的矿物的类型做出较为准确的判断。
[0027] 接下来，在步骤S112中，可以综合考虑上述分析结果中的一个或多个来确定岩石中的矿物类型，如上文中所描述地，一些矿物可以直接凭借显微镜下的形态分析结果来确定其类型，一些矿物可以结合扫描电镜下的扫描分析结果来确定其类型，例如晶体结构、元素分布等，而一些矿物可能需要进一步地结合电子探针获取的组分分析结果来确定其类型。
[0028] 本申请的实施例中，分别将所采集的矿物样品制备成了透光片样品、块状样品和探针片样品，以保证各个矿物的平面形态、组合关系、立体结构和立体组合关系等能够被完整的观察到，并且，分别借助显微镜、扫描电镜和电子探针来对上述样品进行了分析，从而能够较为准确和全面地对岩石中的矿物进行分析。
[0029] 可以理解地，绝大多数矿物的类型都能够基于形态分析和扫描分析的结果来确定，而仅有一小部分矿物可能需要借助组分分析的结果来确定，本实施例中将这些基于形态分析和扫描分析的结果无法确定类型的矿物称为待定矿物，此处的无法确定类型可以是指无法以本领域技术人员能够接受的置信度来确定类型，而并不一定指完全无法确定类型，例如，本领域技术人员可能在形态分析、扫描分析时发现了可能为铀石的矿物，但是尚不能够完全确定其是否为铀石，此时仍可以将其确定为待定矿物。
[0030] 这些待定矿物可能是一些需要重点关注的矿物、一些较为罕见的矿物，甚至可能是新矿物，需要确保能够准确地确定这些待定矿物的类型，以避免错判或者漏判。为此，在一些实施例中，可以首先根据形态分析和扫描分析的结果确定岩石样品中矿物的类型，并确定待定矿物，而后基于组分分析结果来确定这些待定矿物的类型。本实施例提供的方法能够进一步地提高分析的效率，并且确保所采集的岩石样品中所有矿物的类型都能够被确定，甚至可能发现未知的新矿物。
[0031] 在这些实施例中，进行组分分析时可以在确定岩石样品中的待定矿物后，在探针片样品中定位这些待定矿物，而后借助电子探针对待定矿物进行组分分析。
[0032] 具体地，可以基于这些待定矿物的形态特征、晶体结构等来在探针片样品中定位这些待定矿物，例如，在透光片样品或块状样品中发现了待定矿物后，可以记录该待定矿物的形态特征、晶体结构，并且，还可以记录该待定矿物与周围的其他矿物之间的组合关系，而后，可以借助这些特征来在探针片样品中寻找并定位该待定矿物，并将该待定矿物所在的位置作为测点来进行组分分析。
[0033] 在一些其他的实施例中，如果在透光片样品或块状样品中发现了待定矿物，也可以选择将其切割下来单独制备成一个探针片样品，而后借助电子探针进行组分分析，以避免在探针片样品中无法定位该待定矿物的情况。
[0034] 在一些实施例中，在对待定矿物进行组分分析后，还可以进一步的将探针片样品中的待定矿物进行切割，而后借助衍射仪来对所切割的待定矿物进行结构分析，并基于组分分析和结构分析的结果来确定待定矿物的类型。上述对待定矿物进行切割可以借助离子束完成，或者也可以借助其他合适的手段，只要能够尽可能的避免损坏待定矿物原本的结构即可。
[0035] 可以理解地，尽管在扫描电镜下也能够观察到矿物的晶体结构，但是衍射仪则能够对晶体结构进行更加准确地测量，为此，本实施例中进一步的将待定矿物从探针片样品中切割下来并借助衍射仪对其进行结构分析，从而，能够基于组分分析和结构分析的结果来更加准确地确定待定矿物的类型，避免出现误判和漏判。
[0036] 在一些实施例中，在确定岩石样品中矿物的类型后，进一步确定岩石样品中不同类型矿物的组合关系。此处的组合关系是指岩石中各个矿物之间的位置关系、矿物之间的孔隙特征等，确定不同类型矿物的组合关系有助于分析和研究各矿物形成的地质环境、不同类型矿物形成的先后次序以及不同类型矿物对应的成矿地质作用等，进而有助于确定不同类型矿物的成矿机理、控矿要素等，为成矿远景预测提供依据。本领域技术人员可以选择在借助组分分析确定了全部矿物的类型后，重新借助显微镜、扫描电镜等来观察块状样品和透光片样品各矿物的组合关系，以避免一些待定矿物影响组合关系的分析。
[0037] 在一些实施例中，在确定岩石样品中不同类型矿物的组合关系时，可以基于透光片样品中不同类型矿物的平面组合关系和块状样品中不同类型矿物的立体组合关系来共同确定不同类型矿物的组合关系。如上文中所描述地，在显微镜下对透光片样品进行形态分析时，以及在扫描电镜下对透光片样品进行扫描分析时，均能够观察到不同类型矿物之间的平面组合关系，图4中示出了一个实施例中扫描电镜下观察到的不同类型矿物组合关系示意图，从图中可以看出该透光片样品中存在方解石41、赤铁矿42和褐铁矿43的分布，并且，以方解石41为核心，向外依次发育赤铁矿42、相对细小的方解石41和褐铁矿43，其中，相对细小的方解石41被一些赤铁矿42所环绕。
[0038] 同样地，借助扫描电镜能够观察到块状样品中各矿物的立体组合关系。本实施例中借助平面组合关系和立体组合关系来共同确定不同类型矿物的组合关系，从而，能够对各矿物的组合关系进行更加全面的分析，避免仅凭借平面组合关系进行分析而造成信息的遗漏。
[0039] 在一些实施例中，如上文中所描述地，可以基于岩石样品中矿物的类型和岩石样品中不同类型矿物的组合关系，确定岩石样品中矿物的形成机理，本领域技术人员可以基于具体实施过程中所观察到的矿物类型及组合关系，结合本领域中相关的成矿理论来完成形成机理的确定，在此不再赘述。由于本申请实施例提供的方法能够较为准确和全面地确定各个矿物的类型及其组合关系，因此，能够较为准确地对各矿物的形成机理进行分析。
[0040] 在一些实施例中，在采集岩石样品时，可以首先确定目标矿物，而后采集符合目标矿物的颜色特征和/或元素含量特征的岩石作为岩石样品。如上文中所描述地，目标矿物为期望进行分析的矿物，例如，如果期望以铀矿物为主进行分析，则可能需要使用特定的仪器‑6选取铀含量在100×10 以上的矿样作为岩石样品，如果期望以铁氧化物为主进行分析，则需要采集黄色、褐色、紫红色等颜色的氧化砂岩作为岩石样品
在一些实施例中，如上文中所描述地，可以选取颜色和粒度分布均一的岩石样品，并将所选取的岩石样品分成三份，以分别制备透光片样品、块状样品和探针片样品。
[0041] 在制备透光片样品时，作为示例地，可以对样品进行切割、研磨、抛光制成1毫米厚的光薄片。
[0042] 在制备探针片样品时，作为示例地，可以对样品进行切割、研磨、抛光制成45微米厚的探针片。
[0043] 在制备块状样品时，作为示例地，可以在岩石样品中垂直于层理面方向的部分处钳取岩石块，并将所钳取的岩石块处理成预设规格的方块并进行镀碳处理。具体地，在钳取岩石块时，可以借助桃形钳等工具钳出一个自然断面，而后，将样品处理成大约1*1*1厘米的方块状样品，清理表面粉末，然后镀碳20‑25纳米厚，以提高借助扫描电镜进行扫描分析时的准确性。钳取自然断面的好处在于能够尽可能确保矿物形态和位置不被破坏。
[0044] 在一些实施例中，在对块状样品进行扫描分析时，可以使用导电材料将块状样品固定于扫描电镜的样品放置区，例如，可以使用碳导电胶带将块装样品固定在样品放置区的金属托盘中，从而，有利于块状样品中积累的电荷导出，提高扫描分析的准确性。
[0045] 下面将以对砂岩中的矿物进行分析时的实例来对上文中所涉及到的一个或多个实施例进行更加详细的描述和补充。
[0046] 本实施例中期望以砂岩中的铀矿物为主进行分析，因此，在采集样品时，利用伽玛辐射仪检测出矿石段，再利用手持X荧光仪器进行半定量测量，选取钻孔岩心铀含量在100‑6×10 以上的矿样作为岩石样品。矿样主要为褐灰色中粗粒砂岩，在矿样中挑选砂岩颜色均一、粒度均一和铀含量大体均一的矿石，将其分成三份（a、b、c），分别用于制作透光片样品、块状样品和探针片样品。
[0047] 接下来，将选取的岩石样品a送往制片室，进行切割、研磨、抛光制成1毫米厚的透光片样品。把选取的岩石样品c送往制片室，进行切割、研磨、抛光制成45微米厚的探针片。
[0048] 把选取的岩石样品b送往制样室，以砂体后生蚀变特征明显、铀矿和黄铁矿等矿物较富集的岩层面为观察面，利用钳子等工具，把观察的层面钳出一个自然断面，将样品处理成大约1*1*1厘米的方块状样品，用洗耳球清理样品表面残留的粉末，用银胶将样品固定在样品托上，自然晾干后将样品置于喷镀仪中镀碳20‑25纳米厚，以制备成块状样品。而后，将块状样品与金属托用碳导电胶带相连，利于积累电荷导出。
[0049] 接下来，借助显微镜下对透光片样品中的矿物进行形态分析。具体地，将矿物放大50 100倍，通过单偏光、正交偏光及反光观察样品中较大颗粒的碎屑、岩屑、金属矿物和非~
金属矿物。通过观察可清晰发现碎屑主要有石英、钾长石和云母，碎屑多数为0.20 0.80mm，~
为中粗粒砂岩，碎屑颗粒呈次棱角状和次圆状，碎屑呈孔隙 基底式胶结；岩屑以花岗质砾~
岩为主，其次为少量的变质岩屑；金属矿物可见有铁氧化物、黄铁矿、黄铜矿、钛铁矿；非金属矿物主要为粘土矿物、方解石，可见少量炭屑和石膏。胶结物以泥质胶结为主，其次为碳酸盐胶结。
[0050] 接下来，借助扫描电镜来对透光片样品和块状样品进行扫描分析。
[0051] 在对块状样品进行扫描分析时，先将扫描倍数调至2000倍左右，在相对较大范围内搜索目标矿物，当发现疑似铀矿物或特定目标矿物时，再将扫描倍数放大至5 8万倍，可~清晰看到矿体立体的晶型，同时测量矿物的能谱，半定量分析矿物成分。本次观察发现铀矿物主要为铀石，铀石的晶型为四方双锥状，其次为钛铁氧化物和不确定铀矿物的混合物；发现的金属矿物主要为黄铁矿，矿物晶型有草莓状、六面体、八面体和五角十二面体；发现的粘土矿物主要为叶片状和绒絮状绿泥石、蜂窝状蒙脱石，絮状绿蒙混层；发现铁氧化物主要为绒球状、胶状赤铁矿。铀石一般赋存在粘土矿物、黄铁矿和铁氧化物表面及周边区域。
[0052] 在对透光片样品进行扫描分析时，发现矿物平面组合特征有多种现象。现象1，以方解石颗粒为核心，向外依次发育赤铁矿、细小方解石、赤铁矿、褐铁矿；现象2，以岩屑颗粒为核心，沿着颗粒边缘向外依次发育铀石（灰白色）和絮状绿泥石（灰色）。同时，扫描分析时还确定了元素含量和各元素平面分布情况，如Si含量为37%，O含量为16%。
[0053] 接下来，借助电子探针对上述步骤中发现的疑似铀石的矿物进行组分分析，通过组分分析结果，结合上述步骤中的元素分布情况等信息，最终确定该矿物为铀石。
[0054] 结合上述分析过程中所确定的各中矿物的形态、组合类型和空间分布特征等，进行了铀矿成矿机理的确定，具体地，研究认为：①本次的样品采集地的主要赋矿岩性为褐灰色中粗砂岩；②砂岩中岩屑主要为花岗岩和少量变质岩，分析物源区为花岗岩分布区，铀源条件较好；③通过扫描电镜观察，发现褐灰色砂岩中发育有较多球形和胶状赤铁矿，赤铁矿表面及周边发育有铀石和各种晶型的黄铁矿；岩屑颗粒表面及铀石和黄铁矿等矿物颗粒表面均发育有绿泥石和蒙脱石等粘土矿物。分析认为赋矿砂岩早期沉积环境以氧化为主，后期经历了还原改造作用形成还原环境，在铁氧化表面及周边形成了铀石和黄铁矿；④砂体沉积成岩和铀成矿过程中发育多期矿物蚀变作用，形成了多期次的粘土矿物和黄铁矿；⑤关键的铀成矿作用为还原蚀变作用，关键的控矿因素为控制还原蚀变流体的运移通道。
[0055] 上面结合实例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实例，如在花岗岩、火山岩和碳酸盐岩等各类岩石中，观察和测定各种矿物的晶体形态、矿物产出状态、矿物组合类型及矿物在平面和空间组合关系，分析岩石形成的地质环境，分析矿物形成的地质作用，分析不同矿物形成的先后顺序，建立岩石‑矿物形成演化序列，阐明矿物形成机理，厘定关键控矿因素，为成矿远景预测提供详实的依据。该技术在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
