X射线荧光光谱(X-ray fluorescence, XRF)岩芯扫描仪具有前处理简单、 非破坏性、 连续高效测量及高精度等优势, 已被广泛的应用于海洋、 浅水湖泊及黄土等高分辨率的气候与环境变化研究中。 然而, 深水湖泊的水动力过程、 物质迁移转化等与浅水湖泊均存在显著差异, 且对深水湖泊沉积物的XRF连续元素扫描研究还有待进一步开展。 通过对我国西南地区滇中盆地抚仙湖沉积物XRF元素连续扫描, 并与电感耦合等离子体发射光谱仪(inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ICP-OES)和质谱仪(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)元素分析方法对比, 结合年代学与其他环境代用指标, 探讨了滇中深水湖泊沉积物XRF连续扫描的元素特征所指示的环境意义。 研究结果表明： (1)除P, Ge和Cr元素外, XRF元素连续扫描结果与ICP-OES/ICP-MS分析具有较好的相关性(p<0.01); 其中K, Ca, Ti, Fe, Rb和Zr元素的相关系数大于0.85。 (2)元素的主因子分析发现, 主成份1和2的方差贡献分别为76.31%和10.37%, 其成分1远大于成分2, 且K, Fe, Ti, Zn, Rb和Zr等元素的公因子载荷大于0.9, 指示了抚仙湖流域的侵蚀强度是主要影响抚仙湖沉积过程的控制要素, 其对流域内气候环境变化及人类活动强度具有较好的指示意义。 (3)结合抚仙湖其他环境代用指标(粒度、 总有机质含量), 重建了距今5 200年以来的滇中环境变化与人类活动历史。 在距今约2200年, 人类活动(耕作农业、 砍伐森林等)的显著加强使得流域内植被减少、 土壤侵蚀加剧, 进入湖盆中的外源碎屑物增加, 沉积物中元素含量显著增高。 研究结果将为XRF技术在深水湖泊中的应用, 以及开展环境演变与人类活动影响的高分辨率研究提供有效的借鉴。

钻探是地质勘探的重要手段之一, 近年来, 随着我国地质事业的发展, 大量岩心的存放和共享成了亟待解决的问题, 研制岩心光谱扫描仪, 实现岩心数字化解决了这一问题。 然而, 岩心光谱数据和图像数据的大量产生, 对数据处理又提出了新要求。 根据光谱学原理和光谱分析方法, 对岩心扫描仪的光谱数据进行光谱分析和蚀变矿物填图, 可以为地质科研、 矿床分析和外围找矿提供依据。 岩心图像也是岩心信息不可缺少的部分, 由于岩心扫描仪探测器的局限性、 光照条件以及岩心圆柱形的影响, 会造成采集到的岩心图像光照不均和辐射畸变。 使用非线性的双边滤波法来锐化图像, 然后用黑白板定标的方法校正岩心图像, 使岩心图像更加接近真实状况。 用角点检测法进行特征点检测, 完成了图像自动拼接工作, 把一张张岩心图像按照岩心钻孔的顺序拼接成岩心柱和岩心盘, 使岩心图像显示更直观。 矿物的光谱分析是岩心扫描技术的核心, 矿物不同, 其特征吸收峰的位置也不同。 常采用的矿物检索方法是吸收峰位匹配法, 该方法适合混合矿物光谱检索。 峰位匹配的依据是标准数据库, 提出了分类数据库检索法, 即根据矿物类型的不同, 把标准数据库分为泥化蚀变矿物库、 斑岩型蚀变矿物库、 绢云母化蚀变矿物库等子数据库, 根据样品图像及所处地质环境判断, 选择合适的子数据库进行检索分析。 文中进行两个实验, 分别使用标准数据库和分类数据库分析同一样品, 其分析结果表明准确率后者更高; 使用标准数据库和分类数据库对同一批样品（141个样品）进行处理, 用时分别是231和44 s。 实验证明: 分类数据库法不仅可以提高检索的准确度, 还能大大加快检索速度, 是准确、 快速检索海量数据的有效方法。 该方法是光谱检索中新颖、 独特、 有效的方法, 是本文的创新之处。 矿物光谱含有丰富的信息, 其特征峰的峰强度、 峰强比、 峰位移、 半高宽和反射率分别反应矿物的相对含量、 相对温度、 阳离子交换情况、 结晶度和颜色等信息, 提取同一批矿物的这些信息, 对比分析, 可获得成矿模型, 揭示成矿规律。 以安徽宣城一个钻孔为例, 对岩心光谱扫描仪的数据进行自动图像拼接、 光谱分析和蚀变矿物填图。 从蚀变矿物信息提取图分析看出, 该地区是酸性、 低温的地质环境, 低温区岩石颜色较深, 在低温区中间也有高岭石、 蒙脱石, 说明具有良好的储油环境。 经实践证明, 该方法不仅效率高, 能节省大量人工工作量, 还能得到高质量的岩心盘拼接图、 岩心柱状拼接和蚀变矿物信息提取图, 是地质工作者处理岩心数据实用、 可靠的方法。

对福州盆地河口地区一个39 m钻孔岩芯进行X-Ray Fluorescence(XRF)扫描, 通过XRF元素连续扫描结果探讨福州盆地海陆交互地层在不同沉积单元中各元素的变化特征及其沉积相指示意义。 钻孔岩芯从晚更新世晚期至全新世共经历了5个沉积阶段: 湖泊相—河流冲积相—淤泥质滨海潮滩相—河口潮滩相—河流冲积相。 XRF扫描结果表明: 元素Co, Fe, Ti, Si及其与Rb的比值受到沉积物粒度影响较大, 对陆相(河流相)和海相(潮滩相)中粒度特征相近的层位进行了元素均值统计显示, 近岸河口湾海相沉积物中的Ca, Ti, Mn, Fe, Co等元素是陆相地层中的3～10倍, Si元素则在陆相层中相对富集。 说明除了粒度因素, 海-陆沉积环境的变化对元素的富集也起到了重要作用。 Ca, Ti, Mn, Fe, Co等元素是较好的海相沉积指示元素, 而Si则是较好的陆相沉积指示元素, K, Rb, Sr对陆相沉积具有一定的指示意义。 研究结果表明XRF元素连续扫描可以识别沉积物的元素变化细节, 并根据元素的强度变化进一步判断沉积相, 可以作为沉积相划分的重要辅助手段。 该研究为XRF连续扫描方法在海陆交互带的应用提供了实例。

首次以托素湖沉积物为研究对象, ICP-AES法测定沉积物微量元素Cd, Cr, Cu, Zn和Pb的含量, 不同的消解法研究和优化结果确定了一个最适合托素湖沉积物前处理的体系为: 5∶5∶5∶1∶1的HCl-HNO3-HF-HClO4-H2O2体系。 同时与定性的XRF岩芯扫描法对托素湖沉积物微量元素进行分析, 以及用含水量校正的方法, 讨论了含水量对扫描方法的影响。 数据比较表明, 与背景值相对比, 托素湖沉积物中的微量元素Cd和Zn含量偏高, Cr, Cu和Pb的含量均在背景值范围内, 而XRF岩芯扫描主要受沉积物元素的控制, 在一定程度上也受到沉积物中含水量的影响, 两种方法测量结果有显著的正相关关系(r为0.673～0.925), 具有很好的可比性。