第35卷：第9期 2015年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35,No. 9 , pp2463-2468
September, 2015
激光诱导击穿光谱技术对火成岩岩性的高精度识别
王超，2，张伟刚1*，间治全
1.光学信息技术科学教育部重点实验室，南开大学现代光学研所，天津300071 2.天津陆海石油设备系统工程有限费任公司，天津300192
摘要在石油勘探领域，细碎岩屑样品的岩性识别，特别是物性接近的火成岩的高精度识别是地质学的难题之一。针对这一间题，提出了一种基于激光诱导击穿光谱技术(LIBS)元系分析和全碱-硅(TAS)图版的新方法，利用自主搭建的LIBS系统，首先通过对比实验，系统的研究了脉冲能量、采集延时、采集方式、预燃对光谱信号的影响，确定了对火成岩样品元素分析的最佳条件：脉冲能量50mJ，采集延时2s，采集同-样品表面20个不同点的光谱积分平均，并通过实验证明了预燃的样品处理方式不适合火成岩样品，有效提高了样品检测光谱数据的重复性。随后确定了火成岩若性识别常用7种元系（钠镁铝硅钾钙铁)的特征谱线，定性分析和比较了不同性的火成岩样品；利用已知元素含量的国标系列岩石样品信息，生成了钠、硅、钾的定标曲线，线性相关系数均大于0.9，并利用国标岩石样品考察了定量分析的准确性；利用定标曲线法定量分析了火成岩样品的元素含量，并采用TAS图版法识别火成岩的岩性，准确率达90.7%，研究表明，LIBS技术能够有效实现火成岩岩性的高精度识别
同光谱学；激光诱导击穿光谱；火成岩；定标曲线：全碱-硅图版
关键词
中图分类号：O657.3
引言
文献标识码：A
D0I: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2015)09-2463-06
验室研究逐步推广到钢铁冶金}，土壤污染"]，环境监测}，国防安全["]，生物医学"等领域，并且已开始应用于工业现场检测分析[].陈兴龙等[8]将LIBS与自组织映射神
在石油勘探的过程中，地下的若石被钻头破碎，并且被
钻并液泥浆带到地表，这种石碎片就是屑。石油地质学家在井口收集岩屑样品，并通过肉眼观察其颤色、形状、结构和包含的物质来描述岩性。随着石油钻井新工艺技术的飞速发展，造成并底返出的岩屑十分细辞，使得传统基于肉眼的若屑录并对地层岩性难以识别，特别是物性接近的火成若类。
激光诱导击穿光谱技术（laser induced breakdown spec-troscopy，LIBS)是近些年快速发展并投人应用的元素分析技术，该技术通过检测脉冲激光与样品作用产生的等离子体发射光谱来进行元素分析.LIBS与其他元素分析技术相比有诸多优势，如可以进行元素周期表中几乎所有元素的分析，样品无须预处理，可以在线实时分析等。基于以上优点，近年来国内外对LIBS技术的关注逐渐升温，该技术正从实
收稿日期：2014-09-12，修订日期：2014-12-20
经网络技术结合对五类岩心样品进行分析，准确率优于 75%；孟德硕等利用LIBS技术对土壤中的钾元素进行了定量分析，采用定标曲线法的相对误差小于5%；李文宏等利用LIBS技术对硅酸盐水泥样品中的Mg进行了定量分析，采用内标法的平均相对误差为2.48%
火成岩大类中玄武岩、流纹岩、粗面岩等岩性的高精度识别是地质学难点间题之一，目前国内外尚无将LIBS技术应用于这一项目的报道。本文优化并确定了对火成岩样品进行LIBS分析的最佳参数。在最佳实验条件下，优选出火成岩识别常用七种元素的特征谱线，利用自主搭建的LIBS系统对火成岩样品中Na，K，Si进行了定性和定量分析，并利用全碱-硅（totalalkaliversus silica，TAS)图版法实现了火成岩岩性的高精度识别，
基金项目：国家自然科学基金项目（11274181，10974100），高等学校博士学科点专项科研基金项目（20120031110033)和光学信息技术科学
教育部重点实验室开放课题项目（2014KFKT001)资助
作者简介：王超，1984年生，天津陆海公司工程师
*通讯联系人
e-mail: why_2817@126. com
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