微区XRF光谱仪

用M4 TORNADO研究地壳结构和深部过程

为什么选择M4 TORNADO系列进行岩石学表征？

对样品进行准确和稳健的矿物学和地球化学表征是理解地球历史上一直在进行的过程的基础。这一背景对于进一步进行子采样以进行痕量元素和同位素信息的高分辨率分析的稳健决策至关重要。

M4 TORNADO微区XRF光谱仪提供主要、次要和痕量元素的微创空间表征，在分米大小的样品上获取微米级的基本信息，指导亚采样或微量分析，并允许从任何样品中获得最大收益。

图1-M4 TORNADO PLUS是一款台式微区XRF光谱仪，用于地质样品的空间元素分析。

火山岩的Phenocryst制图和地球化学

火成岩中斑晶的粒度和粒度分布以及主元素和微量元素分带为深成岩体侵位或火山爆发前岩浆房的演化提供了重要见解。这些信息通常用于破译地球深处控制地壳生长和再循环事件的熔融演化的神秘过程。此外，火山岩的数据可能会揭示出对喷发速率的重要见解。

此类研究中使用的大部分数据来自晶体粉末的微钻或激光烧蚀技术的原位分析。这些耗时且昂贵的技术，若能通过前期表征来指导后续取样，将大大提高其效率。这可以通过微区XRF元素测绘来提供，其中可以用最少的样品制备来测量较大的样品板，并提供更广泛的岩石和矿物化学概述。

在此处了解有关该研究的更多信息：

Yousefi, F., Lentz, D.R., Bark, G. (2025). 伊朗托鲁德-艾哈迈德·阿巴德岩浆带中次火山侵入体角闪锌矿晶胞上的钛磁铁矿边缘：脱挥发和氧化过程的检验。岩石圈，227，第13页。
Miranda‑Díaz, G., Menzies, A., Riveros‑Jensen, K., Heide, G., Bußmann, L., Härtel, B., Tagle, R., Medina, E., Griem, W. (2024). 智利北部Portezuelo de Pajas Blancas矿床多色蓝宝石的矿物学和地球化学：揭示晶体生长过程。《国际地球科学杂志》，113635-656。

图2-左和中：火山岩的微区XRF图，显示斑晶类型和相对粒度分布。M4 TORNADO拍摄的所有微区XRF图也可以使用布鲁克的AMICS矿物软件分析数据，以获得进一步的定量矿物关系信息。右图：长石斑晶的钡图，显示了生长过程中形成的振荡分带。Ba、Rb和Sr等微量元素可以被绘制出来，并与岩浆的生长阶段相关联。

深海热液喷口

自从几十年前潜水器在大洋中脊和其他扩张中心发现它们以来，热液喷口或“黑烟囱”揭示了对这些活动板块边缘运作过程的迷人见解，包括发现了新形式的“极端微生物”生命。这些地层的性质也与某些类型的贱金属矿床的发展有关，这些矿床现在作为关键金属的来源越来越受到关注。

M4 TORNADO的微区XRF分析可以快速表征从热液喷口和周围环境收集的样品，而不需要大量的样品制备。元素图揭示了喷口随时间发展的关键细节，以及这种发展如何受到富含元素的高温流体与周围海水相互作用的控制。

在此处了解有关该研究的更多信息：

Yang, K., , Dong, Y., Li, Z., Wang, H., Ma, W., Qiu, Z., Li, X., Han, C., Zhao, J. (2024). 东太平洋埋藏多金属结核的地球化学：对深度控制蚀变过程的影响。海洋地质学，467107190。

图3-左：从海底热液喷口采集的样本概览图。这个珍贵的样品已经过切片处理，但在M4 TORNADO中进行微区XRF分析之前，不需要进一步的制备。右：热液喷口碎块的全景图（上图）及其元素分布图（下图）。该碎块经过切割，揭示了热液喷口壁的横截面。元素分布图显示，样本主体由黄铜矿（一种铜铁硫化物矿物）构成，但其外壁则覆盖着铜和铁的氧化物矿物。同时请注意，在喷口主体的黄铜矿内部存在一些含硫但缺乏铁和铜的区域——这些区域填充的是硫酸钙矿物，即硬石膏

变质岩矿物结构分析：矿物分区和可测矿物背景

解释变质岩中记录的复杂历史是理解造山和其他地壳过程的关键，这依赖于对矿物、其成分和它们之间的结构关系的仔细表征。当一个过程从露头开始，但使用抛光薄片迅速转移到光学岩相学时，存在一个可能导致信息遗漏或采样不正确的比例步长。

使用M4 TORNADO的微区XRF光谱法可以测量手标本大小的样品，提供用手持放大镜在露头中观察到的元素数据。除了为岩石的演化提供更广泛的地球化学背景外，该方法还可以为进一步分析提供适当的目标。由于光斑尺寸小（<20µm）并且能够发出Y、Zr和REE等微量元素的荧光，即使在较大的岩石板中，也很容易定位可测日期的副矿物——它们的存在和结构背景。

在此处了解有关该研究的更多信息：

Jacob, D.E., Fung, A. (2024). 加拿大中部奴隶克拉通（埃卡蒂钻石矿）41个榴辉岩和辉石地幔捕虏体的地球化学。《地球科学数据杂志》，11825-832。

图4：上图：石榴石白云母黑云母片岩样品中未抛光薄片坯料的概览图。用黑色虚线标出的15 mm x 15 mm元素图（下图）的面积。下图：显示片岩中矿物相对分布的元素图（左图：石榴石-红色；黑云母-粉红色；白云母-黄色）。石榴石斑状晶中很容易定义锰的分带。在右下图中，可以看到基质中丰富的锆石分布，并作为石榴石中的包裹体。

筛选可测矿物的精矿-锆石、独居石、金红石

从河流沉积物或破碎岩石中筛选目标定年副矿物，通常流程繁琐，需依赖基于重力与磁力分选的矿物分离技术。通常最终使用光学立体镜进行手工挑选。在某些岩石中，目标矿物的存在并不总是得到保证，除了最有经验的从业者外，可能很难通过光学特性来识别。

M4 TORNADO微区XRF光谱仪允许快速筛选颗粒样品，以识别甚至痕量丰度的特定矿物的存在。元素绘图可以在非平面样品上进行，包括分散的颗粒，无需安装在环氧树脂、抛光或碳涂层中，使快速筛选变得简单易行。作为ED-XRF技术，微区XRF的额外好处是在每个点同时收集整个能谱，从而可以对样品进行全面表征，并检测样品中意料之外的矿物质。

应用包括：

破碎后对材料进行筛选，以确定重矿物分离前目标矿物的相对存在

利用AMICS对M4 TORNADO的矿物表征能力，对溪流沉积物进行物源分析，而无需进行大量的样品制备。

在此处了解有关该研究的更多信息：

Watthanapond, P., Chualaowanich, T., Fanka, A. (2024). 泰国中部乌泰他尼地区花岗岩中与稀土元素相关的矿物化学和岩相学：对泰国稀土元素潜力的影响。泰国地球科学公报，1669-79。

图5-使用M4 TORNADO通过微区XRF进行元素测绘，快速筛选矿砂。上图：砂样的概览图像，简单地撒在规则光学薄片上的双面碳带上，没有环氧树脂、抛光或碳涂层。中部：砂样元素图，显示石英（淡蓝色）、金红石（深蓝色）、磷钇矿（粉红色）、锆石（红色）和独居石（绿色）的相对分布。下图：仅选择钇（用于磷钇矿）和锆（用于锆石）的砂样元素图。