浅析地质样品的化学分析与样品的保存

郝燕燕

摘要：在地球科学领域当中，地质样品与材料的基本构成是其中最为基础和重要的组成形式之一，这些地质样品与材料往往需要对各种样品进行细致的分析得到。虽然我国科技水平逐渐提高，所对应的地质分析技术也得到了一定的改进和发展，以往的分析方法得到了较大程度的改变，但是基于化学的地质分析依然将矿物学以及岩石学等理论知识作为核心。本文简单阐述了地质分析技术的基本情况，并着重论述了化学分析方法与保存，旨在为提高地质化学分析与保存的质量提供有利的参考。

关键词：地质样品；发展历史；化学分析；保存方法

一、地质分析技术的发展

对于地质分析而言，主要提出了以下几点要求：对地质样品中元素的构成进行检测。随着样品数量和种类的不断增加。地质分析也应得到一定的提升。在20世纪60年代，主要依靠传统意义上的分析技术，也就是基础的岩矿分析。主要对岩石当中元素的组成形式等方面进行分析。还包括主元素以及次元素的具体含量等。到20世纪70年代以后，各类分析仪器不断涌现，化学分析的主导地位发生了变化。由于计算机技术大范围普及，多种基于计算机数据分析的新兴技术逐渐占据主导地位，这样的变化着实为岩矿分析领域带来了全新的格局，过去主元素以及次元素的实际含量分析已经完全变成了仪器分析。如今，根据地质分析的实际发展趋势得知，地质分析与环境分析的热点问题变为同位素分析。而主要的发展方向却改变成微区原位分析。由此可见，未来分析技术发展必将走上无污染的绿色分析道路。无是不会随着发展的进行而发生变化的，所以地质化学分析技术是地质分析的重中之重。

二、对地质样品的化学分析方法与保存

1.对地质样品的化学分析方法

（1）对硼元素及其地质样品的分析

硼元素在我国地质中所占的比例约为十万分之一，虽然该元素的主要形态是黑灰色粉末状，但在地质环境中多以硼砂、白硼钙石以及硼镁石等矿石形态存在，是我国矿物地质中的主要成分之一。该元素在地质中分布范围较广，同时在我国工业中生产中具有一定作用，为此在对该元素进行分析使应当注意两方面内容，一方面，应当将分析环境的温度控制在60℃左右，并且提前将分析样品持续干燥3h以上；另一方面，由于部分矿石中硼元素以氧化硼化合物的形式存在，且矿石中同时含有其他氧化物，则需要针对该地质样品使用全分析法，对样品中的氧化物及水分进行检测和分解分离。具体方法如下：

第一，对地质样品进行分解。将具有较高浓度的盐酸溶液作为对样品分离的试剂，根据样品采样比例加入试剂，并对混合后的烧杯器皿进行加热，直至温度达到盐酸沸腾点，使其产生化学反应。在反应过程中硼元素会逐渐减少，因此可在盐酸溶液刚刚达到沸腾点时对混合物的体积进行维系达到降低挥发速度和含量的目的。不同的地质样品需要选择不同的酸性试剂，同时应注意其加热方法和过程控制，必要时可添加部分助熔剂，保证提升分离效率。

第二，对试样进行分离。通常情况下在对硼元素进行分离时，可利用甲醇与试样中的硼元素形成硼甲基醚，并利用蒸馏法对该化合物进行蒸馏式分离，可彻底将硼元素分离出来。

（2）对磷元素及其地质样品的分析

磷元素在地质中多以磷灰石的形态存在，由地质沉积而成，部分磷灰石存在于变质岩及火成岩中。磷灰石等含磷矿石内多以磷酸盐为主要化合物结构，但其主要为氯磷灰石和氟磷灰石两种。但由于磷灰石中除了主要元素磷之外，还包括钛、钒、铂、碘等稀有元素，因此，在对磷灰石地质样品进行分析时，需要结合该样品与伴生元素之间的关系进行分析。具体分析方法如下：

第一，对磷灰石的分解或分离

在矿石当中，磷元素很少以单质的形态分布，一般都是以磷酸盐的形态存在。除此之外，试样当中还含有钍、锡、钛等元素，这些元素与目标元素磷充分伴生，通过脱水的对应操作，磷酸盐中会存在此类元素，也就是二氧化硅当中的杂质。因萎此如果分析过程对于精度的要求较高或不溶于酸性溶液的物质比较多的情况时，试样的残渣还需进行一次碱熔。但在具体分析过程中禁止使用器皿，一旦温度达到550℃，则会使器皿因达到熔点而出现熔化的情况，反而对分析过程产生影响。此外，在分析时不可将硫酸化合物作为分析试剂，否则会出现硫酸烟雾的情况，不仅不利于对分析过程的观察，同时也会致使部分磷元素随着硫酸烟雾而挥发，对分析及测定结果产生影响。

第二，对样品进行测定。通常情况下对分离后的磷进行测定时多采用半熔或全熔的方法进行测定，而在测定时使用的测定熔剂为碱性熔剂，该方式不仅成本低，同时具有操作简便、结果准确度高的优势，是对磷测定的最有效的方式。

（3）对硫元素及其地质样品的分析

硫元素在地质中多以黄铁矿及白铁矿等形态存在，单质硫为黄色晶体，但由于硫元素本身具有刺鼻性气味，因此在对含有该元素的矿物样品进行分析时，应注意两方面。一方面，硫元素本身对人体不会产生伤害，但在反应过程中如产生硫酸则极易对人体造成损害，因此在选择试剂时应做好保护措施；另一方面，为了在分析时降低出现的氧化程度，应当严格控制分析环境温度，保证在60℃左右将样品进行干燥，将其内部大部分水分蒸发后再进行分析。具体分析过程如下：

第一，对试样进行分解。对于硫元素而言，主要的测定内容包括：硫元素总合量、硫酸盐中硫的含量以及硫化物当中硫的含量。我国现阶段内对硫元素总含量的测量方法包括两种。第一种为半熔法。通过利用碳酸化合物或氧化物作为分解试剂对地质样品进行半熔，可在反应过程中将大部分硅酸排除，但由于半熔反应无法对硫酸钡全部去除，导致部分未清除的硫酸钡化合物混入到测定物中，导致其测定结果产生偏差；第二种为全熔法，可利用氧化剂作为助熔剂，将碳酸化合物作为试剂对样品进行全部熔融，可快速对硫化物进行分解，且能够将硫酸钡全部排除，但在其熔融过程中会导致二氧化硅等进入到测定物中，也会对测定结果产生影响。

第二，对测定物进行测定。经常使用硫酸钡侧重法对硫元素的总含量进行测定。测定时，盐酸作用下硫酸根进行沉淀，该过程中可能会产生两种类型的偏差：第一种，随着硫酸钡的不断沉淀而产生的偏差；第二种，其他几种元素沉淀在不断溶解过程中产生的偏差。在存在碱性金属的情况中，测定的结果往往比实际情况低

2.对分析样品的保管

在对分析试样进行保存时，必须保证所有保存器皿的洁净程度，确保器皿中不会包含水分等杂质，提高对样品的保存质量。而在具体保存中，应注意以下几点：

第一，在对硼元素矿物试样进行保存时应注意保存器皿的密闭程度，因此应选择广口瓶，保证能将硼矿石中的水分排除；第二，在对机磷农药的稳定性进行分析时，应使用新鲜的土质样品，其它类型的试验项目则应使用进行风干之后的样品，在运用新鲜的土质样品进行化学分析的过程中，应称取约20g的样品对其进行含水量测定；第三，在对土壤进行机磷进行测定时，可将样品保存在冷冻箱中。

三、总结

传统意义上的岩矿分析已经不再是单一的元素含量测定。随着科技的发展，分析仪器层出不穷，专业的技术人才的相应要求也越来越高，不但需要操控各种先进的分析仪器，而且基础的理论知识也要掌握的很好。地质化学分析实际上是一个基础性的技术措施，为此在实践的过程中应结合实际要求进行创新和优化，从而促进化学分析理论的优化与创新。

参考文献

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[2]邵建烽.浅析地质样品的化学分析与样品的保存[J].中国石油和化工标准与质量，2011，31（6）.