关于基于X射线荧光光谱的石质样品全岩元素分析的一些问题

我于万物中

自本网创立以来，部分星友为明确石质样品的属性，到相关机构对样品进行了基于X射线荧光光谱的全岩元素分析（以下简称全岩元素分析），并将结果上传至本网站，以作为论证自身样品属性的证据。然而，许多星友对全岩元素分析的结果进行了错误解读，从而对自身产生了严重的误导，如将一些与陨石毫无关联的样品定为了具有稀有特征的疑似陨石等。因此，有必要对全岩元素分析结果的意义及注意事项进行一些说明。个人认为，在试图对样品进行元素分析，并解读结果时，应注意以下几点问题：
（1）全岩元素分析对陨石鉴定是否确有意义？答案是肯定的，但其结果不能作为确定陨石的唯一证据。事实上，全岩元素分析是一种用于揭示样品地球化学特征的重要技术，可通过样品的平均元素组成反映样品的成因等（如Si及Fe/Mg的比例可反映火成岩样品的化学（酸-基性）性质，进而可推断样品中可能具有的矿物种类。这里需要注意的是，由于通常不含石英，大部分陨石的Si含量较低）。不同成因的岩石/陨石将具有不同的地球化学特征，同一类型的陨石则往往具有相似的地球化学特征。通过结合多种不同元素的丰度数据，往往可排除绝大部分不是陨石的样品，或对真正疑似陨石的样品进行初筛（具体内容可参考华盛顿大学的网站https:（防屏蔽）//sites.wustl.edu/meteoritesite/items/chemical-composition-of-meteorites/，该网站将全岩元素分析作为鉴定样品是否陨石的首选方法）。对于不是陨石的样品，单一的全岩元素分析结果在大部分情况下已足以排除其为陨石的可能，但无法确认这些样品的岩石学，矿物学属性，后者尚需要基于偏光显微镜的岩矿鉴定等其它技术手段。而对于真正疑似陨石的样品，全岩元素丰度的符合对于确认其为陨石或是某一特定类型的陨石仍是不充分的。对于无球粒陨石身份的最终确认，尚需要基于电子探针的单矿物微区元素分析或同位素分析（成本较高）等手段，这也使得无球粒陨石鉴定的成本颇高。

（2）是否有必要对自己所持有的样品进行全岩元素分析？尽管全岩元素分析在陨石鉴定中确有重要作用，但对于本网上传的大部分石质样品，个人并不建议进行全岩元素分析或将全岩元素分析作为首要鉴定手段。对于外表特征明显的球粒陨石样品，通常无需仪器鉴定，仅需肉眼即可判定其为陨石；若此类样品因风化严重等原因无法通过肉眼确认，可考虑进行基于偏光显微镜的岩矿鉴定。该方法可以球粒结构为依据轻松确认样品的陨石属性。对于无外表特征的无球粒样品，若可判断其属于酸性岩，变质岩或沉积岩，即可直接排除其为陨石的可能性。若其为基性岩，参考我以前发表的《关于基性火成岩，长石角砾岩类样品鉴定的说明》，原则上通常并不能绝对排除其为无球粒陨石的可能性，但其确为陨石的可能性极低，可能不超过一亿分之一。在这种情况下，若非为学习地质学知识，个人不建议对样品进行进一步鉴定。若在财力充足的情况下，欲对此类样品进行仪器检测，则可考虑进行全岩元素分析+偏光显微镜检。若前者得到的元素比例处在某一类陨石的范围内，则可进一步进行电子探针或同位素分析。若样品为具有类似熔壳的外部特征的火成岩样品（我只在本网站见过一个符合该描述的样品，但其后的检测结果表明该样品不是陨石），个人建议应直接进行全岩元素分析+偏光显微镜检，根据结果决定是否进行进一步分析。

（3）如果要进行X射线荧光光谱分析，应该使用什么样的光谱仪？常见的X射线荧光光谱仪有手持式仪器和大型仪器两类，其中仅后者适合于石质样品的鉴定。然而，仍有很多人，包括机构使用前者对石质样品的元素组成进行鉴定，产生了一定误导。大部分手持式X射线荧光光谱仪为检测合金而设计，其无法用于检测原子序数不超过镁的元素（包括对鉴定陨石具有重要作用的钠，镁）的含量，将其统称为轻元素（LE）。某些手持式荧光光谱仪甚至无法检测硅的含量。这使得其得到的数据将难以用于确定样品属性。相比之下，大型荧光光谱仪可以检测所有原子序数超过氧的元素的丰度，其中也包括了所有对陨石鉴定有参考价值的元素，故其可以用于辅助陨石鉴定。

（4）在对全岩元素分析的结果进行解读时，有哪些需要注意的问题？其一，X射线荧光光谱仪的检测结果为元素丰度，不直接反映元素的价态，矿物种类等。尽管许多分析结果会以氧化物的形式报告样品中各元素的丰度，但需要注意的是，这一形式仅是为了方便比较，并不意味着样品中确含有报告中元素的氧化物矿物（事实上，很多元素的氧化物根本不会以矿物的形式存在于岩石或陨石中，极端例子如各种碱金属）。其二，报告中LE为轻元素而非未知元素，TFe为总铁而非钛铁合金。其三，不同元素丰度的单位常常不同，大量元素常以%（百分之一为单位），微量元素则往往以ppm（百万分之一）为单位，两者不能混淆。其四，在比对数据时，应当参考火成岩岩石学等书籍，了解地球火成岩的元素丰度值处在什么范围，不要因为个别元素的符合就判断样品疑似陨石。

草原猎星人

赞同。

揽月入怀

学习了，很专业

新医大赵冬权

谢谢老师。学习了