M4 TORNADO在沉积学和地层学的应用

为什么要使用M4 TORNADO来表征沉积岩？

布鲁克公司的M4 TORNADO微区XRF光谱仪可对从松散或湿润沉积物（湖泊或海洋）到沉积岩的各种沉积材料进行微创、快速的空间元素表征，如切割样品或钻孔岩芯。

由于光斑尺寸分辨率低于20微米，并且能够同时检测主要、次要和痕量元素，因此很容易对层状沉积物中的化学变化等精细特征进行表征。凭借完全的量化能力，数据可以与其他批量技术相关联，以建立详细而稳健的化学地层模型。

图1-M4 TORNADO是用于地质样品空间元素分析的台式微区XRF光谱仪。

层状沉积物的成分特征

海洋和湖泊沉积物通常保留了反映周期性沉积事件和气候变化的成分变化。沉积物也可能在当地记录影响某一地点的灾难性事件的证据，所有这些都是科学家在当地、区域和全球范围内更好地了解地球事件的目标。解开这些事件历史的一个关键是在与样本中保存的变化相似的尺度上进行准确和稳健的表征。

使用M4 TORNADO微区XRF光谱仪可以轻松实现小光斑尺寸和高元素分辨率，使该仪器成为精细层状沉积物表征的理想选择。作为传统单线扫描XRF的补充，M4 TORNADO提供了沉积岩心或其他样品中垂直和横向变化的更全面和详细的图像。

在此处了解有关该研究的更多信息：

Cornard, P.H., Degenhart, G., Tropper, P., Moernaut, J., Strasser, M. (2023)。显微镜CT在解析深海砂岩结构特征和评估原生沉积构造中的应用。沉积记录——国际沉积学家协会杂志，10559-580。

图2-使用通过层状湖泊沉积物收集的钻孔岩芯的M4 TORNADO拍摄的微区XRF图，显示了定义湖泊沉积周期的元素的相关性和反相关性。

条带状含铁建造中的元素变化

带状铁建造（BIF）既是地球历史的重要组成部分，也是全球最大的铁矿石开采来源。早期蓝藻开始产生足够的氧气与世界海洋中溶解的铁反应，导致氧化铁矿物沉淀并沉积在海底时形成。BIF形成于38亿至17亿年前，仅在全球少数几个地方保存下来，但它们是理解早期海洋运作过程的关键。

Micro-XRF提供了任何BIF样品的“更大图像”，而不仅仅是基于传统的薄片，同时仍然保留了小（<20um）的光斑尺寸，并具有对痕量水平敏感的优点。M4 TORNADO的元素图谱揭示了任何样本中的深层细节，使研究人员能够了解这些样本中可能保留的化学复杂性。

图3 - 带状铁地层样品的元素分布图，其石英与赤铁矿富集层呈现精细纹层结构

未固结沉积物和破碎样品的全光谱物源分析

了解沉积岩中成分的来源是研究沉积过程和地体演化的关键组成部分。矿物种类、丰度和粒度等信息通常使用费力的光学显微镜技术或通过扫描电子显微镜进行分析。在某些情况下，对样品进行可定年矿物的筛选，特别是锆石，以确定形成沉积物源材料的岩石的年龄，以及侵蚀和沉积的构造背景。

传统技术通常需要大量的样品制备，如薄片或抛光环氧树脂支架。相比之下，M4 TORNADO微区XRF光谱仪可以快速筛查颗粒样品，以确定是否存在微量丰度的矿物质。元素分布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，检测样品中意料之外的矿物质，更能可靠地确定其完整成因。

图4-使用M4 TORNADO通过微区XRF进行元素图谱快速筛选砂样。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，显示氧化铁和硫酸铁包覆矿物颗粒的相对分布。下图：砂样元素图，显示石英（淡蓝色）、金红石（蓝色）、钛铁矿（紫色）和富铁矿物（红色）的相对丰度。