revisione di una metodologia analitica per fluorescenza-x

annuncio pubblicitario
Soc. ItClIIart4 di MlnllrCl/0g{4 Il Pllt rolOglo • RENDICON TI, Vol. XXX! (2), 1915 ; pp . 365·31'
MARco
FRA NZINI ·, LEONARDO LEONI ·, MAUlUZIO SAtTIA ·
REVISIONE DI UNA METODOLOGIA ANALITICA
PER FLUORESCENZA-X, BASATA SULLA CORREZIONE
COMPLETA DEGLI EFFETTI DI MATRICE
RIASSUNTO. Viene rivista una metodologia per fluorescelWl-X, applicabile all'analisi degli
dementi maggiori contenuti nelle rocce (Na.O, MgO, At.O., Sio., p.o., K.O, Cao, Tio., MnO
e Fe,o.), basata sulla correzione globale degli effetti di matrice. Tale metodologia prevede il
calcolo delle concentruioni di un elemento mediante la relazione:
•
e
" , IK"
e J.
1
l.!' ~
dove C, sono le concentrazioni degli dementi costituenti la roccia, N il numero di dementi,
I, l'intensità della riga C1IratteristiC1l misurata e K' .I i coefficienti che tengono conto degli effetti
di matrice. Misurando " intensità di fluorescenza di Na, Mg, Al, Si, P, K, Ca, Ti, Mn, Fe, sui
vari campioni di roccill, di cui 45 standard internazionali, i valori dei coefficienti K'. I sono
stati Clllcolati affinando i coefficienti di assorbimento di mllS!I delle tabelle internazionali, anxichl:
essc:re determinllti sperimentalmente.
La nUOVll serie di coefficienti K •. J ollenuti l: stata appliC1ltl. al C1Ilcolo ddk concerttnzioni
degli elementi maggiori delle rocct:. I risultati olltnuti indicano che questI. nuova Itrie di
coefficienti puÒ essere consideratI. più accurata di quell.t. C1Ilcolata in precedenza. L'accurateua
dei dati lInalitici relativi ai componenti maggiori dete:rminati, fatta =ione per MgO, l:
comparabile con quella che si ottiene con l'analisi chimiC1l tradizionale. La minore accu ratezza
rdativa alla determinazione di MgO l: imputabile ad effetti mineralogici.
ABSUACT. An X-ray fluorescence method b.t.sed on thc: full matrÌJi: corrcction, to '
analyse powder pellea i$ revised.
1bt: merhod i$ applied IO Iht: analysis of me msjor component.s Na.O, MgO, At.O..
SiO., p,o., K.O, CaO. Tio., MnO, Fc:.O. in rock.s and mine:rals.
Analytical diti on 45 intemational standards of rocks .od mine:rals are: reported.
These dati suggest that the propose<! method is re:liable and comparable with tht: usual
wet chemical methods with me exception of the MgO determinlltion. The low accuracy of the
analysis of this component i$ attributable to mineralogical effecu.
Introdur.ione
In una precedente nota, M. Franz.ini e L. Leoni (1973) hanno proposto una
metodologia in fluorescenza a raggi-X, per l'analisi dei componenti maggiori pre• Istituto di Mineralogia e Petrografia ddl'UniveTSÌtà di Piu.
366
M. FRANZIN I , L. LEONI, M. SAiTTA
sentì in una roccia (MgO, AbOa, 5i02, P20~, K2 0 , Cao, Ti02, MnO e F~03).
applicabile direttamente a campioni di roccia polverizzati, basata sulla correzione
globale degli effetti di matrice. Tale metodologia prevede il calcolo della concentrazione di un elemento attraverso i:J. relazione:
N
C
I .IK
C
i · 1 j _l i , j j
(1)
dove C, sono le concentrazioni degli elementi costituenti la roccia, N è il numero
degli elementi presi in considerazione, 11 l'intensità di fluorescenza dell'elemento j
e K.,J dei coefficienti sperimentali che tengono conto degli effetti di matrice.
I risultati analitici conseguiti da questi autori su 63 campioni di roccia, di cui
23 standard internazionali, hanno mostrato che la relazione (1) può essere ritenuta, da un punto di vista pratico, sufficientemente valida, nell'ipotesi che
,
L C, =
,_o
100. Tale ipotesi è verificata nella maggior parte dei casi quando in. una
roccia si considerino i scguenti componenti: P.C., NazO, MgO. Ah03, Si02, P205,
KsO, Cao, TiO~, MnO, Fc20s. I coefficienti K\j sono stati calcolati da M. FRANZINI
e L. L EONI (1973) uiilizzando la relazione (l) e le intensità di Ruorescenza-X misurate su 63 campioni di roccia a composizione chi mica nota.
I progressi conseguiti negli ultimi anni sia nella interpretazione teorica del
significato dei coefficienti K." sia nelle possibilità di misura strumentale ed inoltre
la possibilità di estendere la metodologia analitica alla determinazione del Na20,
ci hanno indotto a fare una revisione del metodo al fine di migliorarne l'accuratezza.
Calcolo 8perimen lale degli effe ui di m alrice
A spessori infiniti l'intensità di Auorescenza Il, di un demento in un campione
contenente N elementi è legata al coefficiente di assorbimento di massa del campione dalla rdazione:
dove C. è la concentrazione dell'dementQ i, Al e Az i coefficienti di assorbimento
di massa dci fascio di raggi X incidente (}. di assorbimento) ed emergente (À. di
emissione), K. una costante che tiene conto delle condizioni strumentali, bi e b2
gli angoli che i fasci di raggi X incidente ed emergente formano con la superficie
del campione.
La relazione (2) può essere' scritta:
+ H
I~· C
i , 2 i _I l,l j
(3)
367
REVISiONE DI UNA METODOLOC IA ANALITICA PER FLUORESCENZA X ECC.
dove ~"I.J è il coefficiente di assorbimento di massa ad una À inferiore alla discon·
cosc,e,
cosc,02
"i,2 • - - - - " ,
con Hi . 1
K
N
I
J-1
i
l i.j c_J
N
I
j _'
•
J.I
I.j
c."'
J
A
2
tinuità di assorbimento dell'elemento considerato e ~·I.J il coefficiente di assorbi.
mento di massa alla À di emissione.
Sostituendo nella (3)
(4)
~.
'" t , ,J.I ' , J +
SI
ottiene:
"'
j_
I
K __
l,
J
c,
(5)
dove KI,I hanno le dimensioni di coefficienti di assorbimento di massa. Per prefis·
sate condizioni strumentali le costanti H 1.1 e HI.2 possono essere calcolate risolvendo
N sistemi di M equazioni (M numero delle rocce, di composizione chimica nota,
misurate) del tipo;
=
N
H.
1. 1
I
,
j_' p. id c J_ +
N
l! . 2 I
l,
j _l
p..
i. j
c_J
(6)
nelle quali per i coefficienti di assorbimento di massa si utilizzano i valori della
letteratura.
Sulla base della relazione (4) si possono ottenere i valori dei coefficienti K'.l
e da questi e dalle intensità misurate si possono ricalcolare le composizioni delle
rocCe sulla base della relazione (5).
Questa prima serie di concentrazioni ricalcolate è tutt'altro che in buon accordo
con i dati della letteratura ad eccezione di Na 20 e Fe203. Tale discrepanza è
chiaramente imputabile al fatto che ne!la relazione (2) e nei suoi sviluppi, sono
stati considerati soltanto fenomeni di assorbimento trascurando gli effetti di rinforzo.
E noto che gli effetti di ri nforzo non sono funzion i lineari delle concentrazioni
degli elementi presenti ma che tuttavia possono essere considerati lineari per campi
di variazione sufficientemente limitati (W. K. DE JONGH; 1793). Nel campo delle
composizioni chi miche delle rocce, nelle quali l'ossigeno rappresenta in media circa
il 50 % in peso, si può assumere che gli effetti di rinforzo siano fenomeni lineari
della concentrazione dell'elemento rinforzante e che pertanto siano matematicamente esprimibili come assorbimenti negativi. Questo comporta che coefficienti KI.J
che tengano conto degli effetti di rinforzo dovranno essere per j>'i (avendo pOsto
gli elementi in ordine di numero atomico crescente) minori di quelli calcolati
dalla (4) e maggiori per j-':;'i. I buoni risultati ottenuti in questa fase per Na~O
368
M . FRANZINI, L. LEONI, M. SAITTA
e Fe 203 sono giustificati dal fatto che per Na20 in tutti i coefficienti K N _20.J è
contenuta una parte dovuta al rinforzo mentre in tutti i coefficienti K F<'203 .J sono
presenti solo effetti di assorbimento.
Come tentativo di affinamento sono stati risolti iterativamente N sistemi di M
equazioni del tipo:
N
.tj _1Ll K.l, j
c',
(7)
dove Cl sono le concentrazioni della letteratura e Cc quelle ottenute dalla (5). Ad
ogni ciclo è stato posto nella (5):
K q = K 1•J
+ .1KI,J
I risultati ottenuti con questo metodo di affinamento, sebbene abbiano portato
ad un certo miglioramento del livello analitico dei valori delle concentrazioni, non
sono risultati soddisfacenti. La mancata soluzione del problema è da imputare al
fatto che ,nelle rocce le concentrazioni dei singoli componenti non sono variabili
del tutto indipendenti. Si è quindi proceduto per approssimazioni successive St':guendo lo schema che verrà t':semplificalo qui di seguito per il calcolo della silice.
Misurando l'intensità della riga SiK" su di un campione di silice pura è possibile calcolare direttamentt': il coefficiente della si]ice su se stessa (K. LO • •• •C , ) mediante
la relazione
(8)
per dare un'idea della variazione che abbiamo dovuto apportare al coefllcit':nte
si fa presente che talt': coefficientt': calcolato attraverso le costanti
H S10 , ,I e H SiO • 2 e i coefficienti di assorbimento di massa delle tabelle internazionali
permetteva di ri~alcola re la conct':ntrazione della silice pura come 95, 14 anzichè 100.
Con il coefficit':nte K S LO. ,S; 02 ottenuto dalla (8), senza dubbio più accurato, è
possibile, utilizzando rocce a composizione chimica semplice, affinare i coefficienti
K S !Q2.J relativi ad altri componenti.
Ad esempio prendendo in considerazione standard internazionali come peridòtiti e duniti (costituite prevalentt':mente da Si02, MgO e Fe20a) sulla base
del coefficiente K S ' 02'S ' O. calcolato dalla 8 è possibile affinart': i coefficit':nti
K.'o..... o e K. ,c,.,.,c, in modo da ricalcolare per qucstt': rocce valori della conCt':Illrazione della silice il più accurati possibile, rispetto ai dati fomiti dalla
letteratura . Sulla base dei coefficienti già nOli è possibile, seguendo lo stesso procedimento affinare il coefficiente K•.c, ... ,o, prendendo in considerazione standard
come le bauxiti ed uno standard (unu:nente solo AbOa e Si02 come il distene,
oppure i coefficienti K "C,.H,O e K. O,.c .o prendendo in considerazione rocce ca rbonatiche (per queste rocce il C02 viene considerato come H 20, vedi M. FRANZINI e
K SLO.,SiO.
369
REVISIONE DI UNA METODOLOGI A ANALITiCA PER FLUORESCENZA X ECC .
L. LEONI (1973». Seguendo questa via siamo riusciti ad ottenere una serie di coefficienti che permettevano di ricalcolare le concentrazioni della silice in modo assai
più accurato che non dai precedenti affinamenti.
Un procedimemo analogo è stato adottato per aggiustare i coefficienti utilizzati
per la determinazione di MgO, Ab0 3, T i0 2 , Fe20s. Dove ciò non è stato possibile, per mancanza di stand:lrd idonei, sono stati utilizzati direttamente coefficienti KI.J ottenuti dalla relazione (5) previa rimessa in scala, ponendo:
1: CII = 1: C CI
dove per un certo elemento 1: CII è la sommatoria di tutte le concentrazioni date
dalla letteratura e :r: CCI la sommatoria delle concentrazioni calcolate con i coefficienti K I.J.
Dai coefficienti KI.) e dalle misure della intensità della Auorescenza-X la concentrazione di un elemento può essere calcolata seguendo il procedimento proposto
da M. Franzini e L. Leoni (1973) e cioè calcolando una prima serie di concentrazioni mediante la relazione :
(9)
dove BI è un coefficiente lineare ottenuto mediando
relativi agli
rapporti
standard utilizzati .
Successivamente una seconda sene di concentrazioni sono calcolate ponendo:
N
~ 1<. ,
J-!
l,
(C ,>,
(IO)
e così iterativamente fino a che:
I (C,).+, dove
E
I
(c.)m <,
è un valore piccolo prefissato. Per ogni ciclo viene posto
N
1: (Cù'" = 100.
,_o
Per questo calcolo i valori relativi alla perdita alla calcinazione devono essere noti.
I da ti sperimentali
Per calcolare i valori dei coefficienti KI.J sono state misurate le intensità di
Auorescenza-X di Na, Mg, AI, Si, P, K, Ca, T i, Mn, Fe in 59 rocce, delle quali
45 standard internazionali (V.S.G.S. standards: G2, GSP-l, AGV-l, BeR-l, DTS-l
e PCCI; C.R.P.G . e A.N.R.T. standards: GA, GH, BR, Mica-Fe, Mica-Mg, UB-N,
DR -N, EX-N, DT-N; G.S .J. st~ndards: JG-l e JE-I ; N.I .M. standards: NIM-N,
N IM-L, N IM-D , N IM-P, N IM-G; Z.G.I. standards : EM, T~, GM, KH, T S;
C.s.R.M. standards : SY 1 , SY2 e SYs; Peno. State Standards: Abl, Ori; N.B.W.
standards: 69a, 88a, Ib, 70a e 99a; Ingamels and Suhr carbonate standards : 400,
, 401, 402 e 403; K .n.c. standard: Shp-l; Q.M.C. standards: 13; M.R.T. standard:
370
M.
FR~NZ[NI,
L. LEONI, M. SAITIA
T -l; Len-X standard: Len-NS-l ) e 14 rocce analizzate odl'Istituto di Mineralogia
e Petrografia di Pisa.
Ogni campione di roccia è stato macinato molto finemente (dimensioni medie
dei granuli intorno a 20 IJ.) e la polvere pasticcata aggiungendo 0,5 cc. di una
soluzione di alcool polivinilico al 20 'l'o a ci rca IO gr. di polvere. Le misure d'intensità di ogni elemento sono state rapportate ad uno standard esterno di riferimento;
tali misure sono riportate in tabella 1. Le condizioni strumentali con cui sono state
eseguite le misure sono riportate in tabella 2; i valori dei coefficienti in tabella 3.
In tabella 4 sono riportati, per ogni roccia misurata, i valori delle concentrazioni dei
componenti maggiori calcolati e i valori riportali dalla letteratura. I dati della
T ABELLA 1
Valori ddJe intmsità di fluorescenza X rdativi a Na , ,\-Ig, Al, Si, P, K,
Ca, T i. Mn . Fe otunllti SII 46 standards internazionali
(le misure sono rapportate ad lino standard esterno)
,.
..
,
,
,.
0 _2
1. 2924
0 . 0264
0.9797
1.0927
0 .3069
1.0079
0 . 1784
0.)034
0 . 4176
0.2762
CA
1.121 )
0 . 0294
0 . 944 5
1.1061
0 . 2814
0 . 913)
0 . 2197
0 . 2401
0 . 6187
0.2829
CH
1. 2363
0 . 0030
0 . 8270
1.2522
0 . 0186
1. 0578
0 . 0688
0 . 0509
0 . 6692
0 .1 52 1
Cit
1.2221
0 . 0105
0 . 8772
1.2098
0 . 1284
1.0769
0 . 0671
0 .1 266
0 . 6739
0 . 2020
Nllt_C
1. 0755
0 . 0024
0 . 8066
1. 2722
0 . 016 1
1.1088
0 . 0729
0.0596
0 . 5825
0 . 2249
CSP_l
0 . 8937
0 . 0284
0 .9623
1.0703
0 . 63 4 )
1. 2308
0 . 1824
0 . 4040
1.2477
0 .4 211
JC_l
1.0481
0 . 02 18
0.8884
1.1856
0 . 2044
0 . 88 16
0 .1 949
0 . 1744
0. 3682
0 . 2347
Ab_ I
2. 8629
0 . 0009
1. 2791
0 . 9361
n ... .
0 . 5321
0 . 1869
n.".
n.".
0.0040
0 . 0015
Or_ l
0.)260
n . ".
· 1. 204 1
0 . 9860
n ... .
3.1048
0 . 0041
n . .. .
n ... .
70 a
0 . 774 1
0 . 0025
1.1 948
1.0692
n ... .
2 . 5619
0 . 01 46
0 . 0065
n ... .
0 . 0108
99 a
1. 9914
0 . 00 16
1.?938
0.9786
0 . 0389
1.1817
0 . 1875
0.0073
n ... .
0 . 009 1
TI
1.4401
0 . 0514
1.0025
0.9664
0 .3737
0.2886
0 . 47 14
0.3539
0. 8723
0.6053
SIl_TS
0 . 0185
0 . 0594
1. 1199
0 . 9675
0 . 59 14
1. 2275
0 . 0094
0 . 4059
0.6653
0.8046
51_1
1.0516
0 . 0915
0 . 5566
0.9091
0 . 4973
0.6291
0.8623
0 . 2)4 1
1.6293
0 . 7213
51-2
1. 3354
0 . 06 16
0 . 7566
0.9214
1.0423
1. 0513
0 . 6846
0 . 0723
1.4327
0 . 5'314
SY -J
1.)066
0 . 06 10
0 . 7 360
0 . 9176
1.2865
1.0053
0 . 7004
0 . 0722
1.3955
0 . 5868
ACV_l
1. 2701
0 . 0) 14
1.0342
0 .8981
1.0806
0 . 6751
0 .4564
0 . 6682
0 . 8 182
0.6729
SHP_l
0 . )276
0 . 0599
1.1842
0 . 90 15
0 . 32 14
0.7912
0 . 0503
0 . 6773
0 . 9424
0 . 8202
TB
0 .3689
0 . 0486
1.3573
0 . 905 1
0 .1 978
0 . 9436
0 . 0168
0 . 6395
0.7397
0 . 7765
LEN_X
3 . 0193
0 . 0134
1. 2397
0 .7331
0 . 6017
1.4640
0.1375
0 . 6198
1. 0938
0 .4 169
DR_N
0 . 8546
0.1169
1 . 0015
0.7468
0 . 5772
0.41]1
0 . 6666
0 . 6849
1.2029
0 . 9276
BCR_l
1.0576
0 . 0622
0 . 825 4
0 . 804)
0 . 8433
0 .4 178
0.6421
1. 4056
1. 0491
1.2074
BR
1.0574
0.3039
0.5650
0.5155
3.0412
0.3693
1. 2980
1 . 4924
0 . 9874
1.0437
BI
1.3965
0 . 2000
0 .8 44 7
0 . 6727
0 .2553
0 .04 29
0 . 6369
0 . 7336
1. 0575
1.0427
JB-l
0 .8869
0. 1548
0.8904
0.7430
0 . 64 03
0.3539
0 . 8)16
0 . 7856
0. 9478
0.8332
Ntll-N
0 . 8170
0.1631
1.0367
0.7255
0.0214
0 . 0629
1.1071
0 . 1149
1. 0524
0 .8652
continua
.
371
REV IS IONE DI UNA METOOOLOGIA ANAUT ICA PER FLUORESCENZA X ECC.
Stgut Tab.
"
,
p
p,
"
NI.lt-L
2 . 3407
0 . 0071
0 . 8371
0 . 7450
0 . 1133 1.2538
0 . 27700.)037
2.9070
0 . 9594
I _)
0 . 8441
·0 . 0875
0 .7264
0 . 6978
1. 0)13 0 . 3529
0 .7554L4'}87
1.1599
1. 4185
PCC _ l . 0 . 0054
1. 2104
0 . 0263
0 . 4988
0 . 0158
n..
006010.010)
1. \605
\.0659
DtS_l
0 . 0028
1.4 158
0 . 0125
0 . 4499
0.0132
n.c
0 . 01640.(04)
1.1451
1.1027
NIIt_D
0.0048
1 . 0853
0.0188
0 .432 \
0 . 0125
0.00550.03)50 . 0154
1.5115
1. 9640
Ifllt_P
0 .1326
0 . 6748
0.2 187
0 . 6618
0.0510
0.02630. 27260 . 14)4
1.1952
1.2679
UB-II
0 . 02)8
1.0510
0.0986
0 . 5064
0 . 02)8
0 . 00570. 11800.0605
1.2216
1.1061
It ._l'e
0 . 0640
0 . 1076
0 .8999
0 . 4196
0.8205
2. 09240. 03451 . 6726
1. 5602
2 . 2137
0 .9231
It . _II«
0 . 04)1
0 . 5631
0 . 6793
0 . 4804
0.0094
2.3391 0 .0047 1.(8)0
1. )113
DT-N
0 . 0148
0 . 0072
4.3196
0 . 4025
0 . 1877
0 . 04050.00740.7687
0.5773
0 . 0612
"
1. 7200
0 . 1123
0.6948
0 . 7854
n.ll
1.1400 0.34810. 6183
0 . 7753
0 . 3791
....
aX_N
0 . 0056
0 . 00)3
3 .0570
0 . 0829
0 . 2722
0 . 0 180 0.0060 2 . 0331
0.8013
2. 53 16
'90
0 . 0077
0 . 0011
3.6091
0.0513
0 . 1186
0.008 1 0 . 04012 . 7311
0 . 0082
0.8372
'"88,
0 . 0211
0 . 0189
0. 1596
0 . 1689
0 . 4059
0 .18106.09830. 0533
0 . 4916
0 . 0578
0 . 0049
0 . 5489
0 . 0195
0 . 02) \
n."
0 . 04564 . 271) 0 . 0069
0 .41 07
0 . 0280
"
."
'"
<Cl
0.0228
0 . 0099
0 . 07 53
0 . 0969
0 . 2687
0 . 11296 . 66350 . 0197
0.7108
0 . 0529
.00
0 . 0166
0 . 5806
0 . 0054
0 . 0025
n..
0 . 0094 4 . 44100 . 0021
0 . )579
0 . 0048
0 . 0019
0 . 0765
0 . 0239
0 . 0373
0 . 0824
0.03396 . 70290 . 0065
0 . 3133
0.0143
0 . 0098
0 . 1417
0 .0395
0.0551
0.2))6
0.0727 6 . 29400 . 0 133
0 . )383
0.0260
0 . 01)7
0 . 3175
0.0353
0 . 0408
0 . 1856
0.0614 5 . 3 129 0 . 0 129
0 . 3560
0 . 024)
...
3 . 7964
Al 20)
S10
2. 1109
2
Ti0
56.)56
2
" 20 )
., .. .
T ABEUA
2
Condizioni $trumt:nlali
"
,~ .
"
"
"
,.
.. ..
. ..
"
"
.nalh . no ••
Il
,
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
,
o.
C . hUllo
SI
•
SI
SI
.. "
.. ..
51
Il
"
..
LutzOOJ L l~ O~
LlrçoOO) LlrçoOO)
51
Il
51
SI
372
M. FItANZINI. L. LEONI, M. SA ITTA
letteratura riportati in tabella 4 si riferiscono alle concentrazioni originali riportate
a 100 considerando tutto il Ferro come Fe203 e tenendo conto ddla diminuzione
del conu=nuto in H 20+ dovuta alla trasformazione FeO-Fe203; inoltre al contenuto di H 2 0 ' così calcolato è stato aggiunto il contenuto in C02 considerato
come H~O.
Discu ssione
Per quanto concerne la precisione dei risultati ottenuti, essa dipende sostanzial.
mente dalla statistica di conteggio. Per tutti gli dementi considerati l'errore dovuto
TABEUA
Valor; dei
.
"
','
Il. 0
2
""
O.O. '!
O.O'l'
3
co~tJjcimti
KI.J
','
""
110
0 . 0212
o.om
0.0300
0 . 0)62
O.3C55
0 . 3993
0 . (111
O. U80
0 . 70"
0 .11'25
0.e)3~
O. U)C
O.H OO
0 . 1~~8
O.l 'OC
0.18~8
0 . 2)00
0 . 2I!11
.1.1 2°]
SI0
0 .0229
0 . 0273
0 . 0321
2
F:>O~
~,
r e2o)
O. D'H
O. '''f)
2
0.3'ne
0 .9'06
0.263 '
0.306]
~
0.,60,
0.12~
0 · 1'00
O. 'l ~'
,"
0. 0.9
1. )266
1.)139
'.2126
0.C7' )
0. C055
0. ~110
0 . ~519
0.712'
0.7]18
C.7~~)
0 . 001<;1
0 . 00'2
0.0046
0 . 0049
0.0052
0 . 0016
0 . 0020
0 . 0(2)
0.0026
o.oo}!!
O . OO~C'
O. OHf
O.OClO
O. Cleoo
0 . 0~20
0 . 0)15
0 . 0Z9~
0.0)1'
0 . 10)0
0 . le 17
0 . 3469
O.lOeo 0.117 1
0 . O'J~1
0 .1 2t'6
,
"
"
"
~
0.0111
0 . 0100
0 . 0311
0 . 0(11
0.0147
O. oe09
0 . (92)
0 . 0915
0 . 00((
0 . 0106
0 .() 1 1 ~
0 . 0132
0 . 0147
0.0161
0.0450
0.0'5'
0.0176
0 . 0115
0 . 0121
0 . 0004
(> .
(IO(l9
0 . 0011
0.0012
0.001]
0.001 4
0 . 0N)
0 .00"
0 . 00 46
0 .001 •
0 .001'
0.0201
0 . 062'1
0 . 068c
0 . 07)0
0.0665
0 . 1~2)
0 . 2)16
0.2841
0 . 2~6
0.1551
0 . 1408
alle misure di intensità può ritenersi trascurabile. L'accuratezza dipende sostanzialmente dai valori dei coefficienti K,. J e può essere valutata per ogni demento confrontando i valori di concentrazione della letteratura e quelli ottenuti sperimentalmente. In tabella (5), per gli dementi analizzàti, viene riportato l'errore medio
percentuale rdativo ad alcuni intervalli di concentrazione. Tale errore è: defi.
nito come:
•
dove M è: il numero delle rocce considerate.
Nella stessa tabella vengono riportati gli errori medi percentuali ott =nuti da
M. F ranzini e L. Leoni (1973) per intervalli di concentrazioni molto simili. Una
analisi di questi dati suggerisce che aura verso la nuova serie di codlicienti K I.J è:
possibile ottenere dati analitici più accurati di quelli ottenuti precedentemente da
M. Franzini e L. Leoni (1973).
373
REVISIONE 0 1 UNA METODOLOCIA ANALITICA PER FLUORESCENZA X ECC.
TABEU.A 4
Dati analitici relativi agli ltandard inttrnazionali
',0
•. e.
'.0' ( o)
•• O, (b l
o .••
O. S I
o.n
11111-0
GU-.
O.U
o .••
).S.
).S7
0 . 71
1 .00
o.n
1.12
1.17
0 . 01
1.9J
0.11
1.71
l .'7
o.n
l.H
1. ' 0
Il.U
' S. "
.....
.. . ss
0.1'
0.10
O.Of
2 .11
2.11
O."
l. ' 0
l.JJ
o.n
U."
".1S
2 .lO
•. U
0.10
o. "
o.n
0.15
n.IOI
70."
70.07
0.11
'.0<
O ...
'.00
......
H.n
o.n
16.11
0.01
l S."
7S .11
...
a."
LO'
•. 11
•. Jl
..U
...
' .n
'H
.."
0.0'
O. '2
.....,
2."
2.71
U·'"
l. n
1.' 0
(1.12)
2.0l
0.21
' .16
1.01
•• 93
O.ll
O.lf
0.20
lo"
(1.11)
0 . 10
0 . 11
2.01
0.0'
0.01
2.0 f
12 . Ql)
o.n
5.SS
0.10
S ...
0.10
0.10
l.n
'.n
o."
0.0'
0.11
0.21
0.21
Q. 06
O.OS
2. :.
2 . 11
Il . i lI
n.d.
n.d .
n.d.
n.d.
0.01
0.01
(0.011
n.d.
0.01
0.02
' .11
" .Oll
o . ..
0."
n.d.
0 . 01
0.0'
".
...
O.H
U-l
, .02
0.00
7) . 17
20.1 '
2 0. H
" .n
IO."
n.os
n.<I.
n.d.
11.7 '
11. "
2 .50
n.d.
17 .9 .
n.d .
2. "
0.09
17 . U
n.d.
I.n
0.02
0.01
20.S'
11.11
...."
I. ll
2.0l
".H
0 .10
0.01
."
."
l .H
'l..H
n
).S.
\f .OS
".15
n .H
~. n
' .77
1.11
15.n
n.lo
\.0<
•. U
1 .0'
5 H-TS
\.11
n. "
n. n
11.01
0.0 2
11 .11
" .,.
0.11
0.19
I .U
2.1S
2.0'
n.ll
0.02
I.n
n.10
61.11
0 . 17
...."
Il.tt
U."
IO.H
IO. "
0 .1 1
n.d.
n.d .
n . d.
0.0 .
,.
0.01
" ,.
10.02'
0.07
O. "
(n.d.)
0.01
0.01
&.d.
&. d.
0.01
0.0'
(n .d· l
0.10
0 . 12
s. "
' . 10
1.11
1.1\
Il.16,
0. 21
0. 11
'S .11
. 25
0.11
O. H
1. "
0.10
O.U
7. 11
(1.2t1
o.n
."
.U
IO.H
' . 12
O.ll
0 .2'
0.50
O. "
0 . 21
1.11
I.n
( ft. d . )
1Y-2
n -)
a."
0.'0
."
."
l.n
' .21
•• 70
•. 51
H."
n.so
lO.H
10.27
.
Il.10
11."
,~
<" "
0.50
•. SS
o. n
• .n
O. U
l .'O
•. Jl
o.n
(a): Oaù riportati in letteratura .
(b): Oaù caLcolaù.
In parentesi: Daù calcolati attraverso 10 SCillltring Compton (L.
7.ll
7.7T
0.11
O.ll
O.H
0. 23
O.ll
O.ll
O.U
0 .12
'.11
I.H
Il.li)
."
."
Ii.nl
L lIONI,
1975).
continua
374
SttU~
M. PRANZ IN I, L. LEON I, M. SAITTA
Ttlb. 4
•. c.
O.H
"O
' .]l
1.14
.. ~-1
I .n
).11
..." ..."
."
...
.
I. lo
1.11
O."
00-.
IC I -I
..
I.H
0.10
I.H
.
,lI"
n ll-N
'"
.H
...
O>
.U
."
I .H
Il. 1\
l .h
I . lo
Il . IO
1 . 01
1.4'
1] . 2\
''.n
.U
I.H
1.16
l.tI
0 . 0\
0.01
o.n
lo.n
0.10
0.01
ID."
ZI.)6
H."
20 '0
H.SO
ll.n
n.a,
U."
'" . 'I
IO.1f
10.11
I."
51.11
SO .11
)I.H
n.u
H.n
Il.n
a.54
n.n
I.SO
I. H
0.14
'".1\
"
0,00
o.n
Q.lO
O. Il
' .11
1.1:
I.lt
2.11
,-,
I.H
1.11
0.11
0.11
O.n
0.11
0 . )0
0.)1
n.n
o.a
0.00
D,O '
SI.70
Il.11
5 • • 00
H.Ol
o.n
'"
H.o.
' .n
12.tl
U."
O •• ,
0.41
' .05
n .n
'l .n
1). )1
O.H
o.n
u.n
U."
H."
...
...."
."
\."
I.U
0.'0
D.,.
O.Ol
O.CilI
Q.007
".
o.n
O.SI
0."
O."
o.n
o.,.
o
O.H
0.10
o. LI
1.1)
I.n
.0>
.U
.U
I.n
l.lt
'.1'
n.n
U.U
.. ,"
I.n
~. 70
5.50
l. Jt
1.1'
0.001
Q. OOO
...
J .11
, .11
1 1. 5)
!I.n
l.U
0.9]
l. "
l. "
....
li . U)
0.10
O)
O 09
1.)9
(7. 12 )
'.91
1.01
~'.nl
0.\9
0.\'
~.U
~.II
( ~ .O'I
o.n
1.H
0.10
."
'.10
D. H
O>
'.11
'.11
0.10
17.77
o. n
l .n
l.n
. 0>
Q.II
0.11
n.n
..
1 . 21
... ...."
H.LI
n.o l
1.91
1.11
2.H
t.n
t.t\
0.11
0 .16
, l .~o
(t . ")
I l .l!
( Il. n)
l.1l
1.61
o.lo
0.11
1) . 00
11 . 66
lIl.")
I. I.
O.U
O.U
' . 10
10.11
(10.0')
1.12
l.n
l.lS
O.li
0.1S
t.n
t.n
...
('.1l1
O."
O.lO
O. "
0.11
O.H
O.H
I .n
O.ll
'.12
0.51
0.5'
O.ll
O."
O."
9 .• 5
(, S' I
l O OS
lO 11
(10 .<7 )
1i.5 '
Ii.n
{H.HI
0.0 1
0.01
0.12
0.11
' .H
••••
(' . nl
0.00
0 . 00 1
0 . 001
" . 71
" H
lO . <7
Il .0l
0.0 0 1
O. OCO
0.15
0 . 16
0.01)
0.001
o. "
O.D
t ."
t . OI
(, . 1l1
0.00
D. '0
a.U
0. 11
0. 17
lI.H
0.01
1I.S)
0 .01
0.0.
0.0l
O.l l
O.H
Q.O .
O.O!
."
".
1' . U
I1 . H
01 . 01\
con/inU4
Ad eccezione dd MgO, per il quale l'errore medio Ifo è sicuramente troppo
alto, gli errori relativi alla determinazione degli altri componenti sono paragonabili a quelli che si ottengono attraverso l'analisi chimica tradizionale.
375
REVISIONE 01 UN'" METOOOLOGI ...... N ... UT1CA PER FLUORESCENZ'" X ECC.
S~gu ~
Tab. 4
P . C.
1ID1-P
O. ll
0.42
26.15
26 .62
L 5S
4.74
11 .21
0 .1 0
0.07
35.51
36.10
1.01
2 . 18
.Uea-l.
0 . $7
0.1\
0.2<
t.70
5 .57
1911
1$ U
35.13
JJ.79
O.H
0.31
>t1ca-1Oi
1 .1~
0 .12
0.11
21 .02
22.10
15.11
".07
n.n
n.47
0 . 01
0.01
1l'\"-1I
VS-II
0 . 00
0 .97
0 . 00
......
5 . 17
5 .91
n a
n.n
...
0.01
0.02
0.0<
0.02
0.10
0 .1 0
...",
0.21
0.21
0 . 22
12.76
0.16
12. "
1\2.7)
0.12
0.13
1.11
1.06
.....,
19.02)
10.11
10.12
O"
on
2 . 60
2.91
0.16
0.26
0.10
0.06
1.12
1.1'
0 . 21
0 .21
26.29
27.12
126.66)
9.90
9.n
110.32 )
0.10
0.23
59 . 60
0.10
0 . 09
'.61
4. 92
16.19
12.10
56.17
57 U
0.00
0.00
O.ll
55.16
0.15
54.n
7.0
$ .11
0.13
0.12
0.02
0.04
55.2l
55 .17
'"
0.01
0.07
59 . tl
2.78
2 . 16
0 .12
0 . 17
0.07
1 ."
1.0<
0.01
0 . 01
.77
. 53
1.10
l.n
0. 1 0
0.16
0 . 68
o.n
In.d . )
0.11
0.07
0.72
0.77
2.41
2.43
0 . 01
0.02
21.11
20.n
o.n
0.04
0.01
0.16
0.41
1.12
1.15
21.57
21.10
0.01
0.02
0.01
1.61
1.19
o.n
0.02
S.78
0.53
O.DJ
5.75
O."
0.01
Q.OS
Il.1l
0 . 41
12.67
O.~l
0.37
5 . 19
."
."
1.20
1.51
..,,
0.01
0.02
O.,.
0.04
0.09
0.29
0.32
2.79
2.91
0 . 01
0.07
•.'.42
t2
In.d.)
21.57
21."
123.6')
5 15
S .'~
15 .60 )
."."
0 . 13
0 . 13
o
09
0 . 12
0.93
0 . 89
In.d.)
."
0.03
0 . 01
0.28
0.11
."
51.02
SO.lI5
0.05
0.05
0 . 20
0.11
. 00
. 00
0.01
0 . 02
10.61
10.28
0.004
0.00'
0.005
0.062
0.05
0.05
In.d.l
0.04
0.02
0.06
SO.H
50.47
o
o
01
01
0.20
0 . 23
10 .23 )
0.05
0.05
0.16
O. '7
0.01
0.01
o
o
02
0$
o.n
. 02
007
......
0.01
0 . 06
0.81
0.11
0.0
.7.72
0.12
0 . 10
10 .11
29.91
."
...
10 . 31)
0.75
0.14
10.14)
.00
t7.U
.,
n."
."
H. l~
0.10
0.07
0.16
0.11
2.65
2.n
0.01
O.H
O.lt
10.11)
0.04
0.05
o. ,.
0.14
11.H
11.1l
0 . 03
0.11
0.32
In.d.l
Per quanto concer'ne l'errore relativo alla determinazione del contenuto di MgO,
è assai difficile darne una spiegazione esauriente. Una possibile fonte di errore può
essere conseguente ad effetti di tipo fisico (sia granulometrici che mineralogici), in
quanto il Mg è un elemento che in molte rocce è presente in minerali facilmente '
orientabili come miche, cloriti (fillosilicati in genere), anfiboli, ecc.
376
M. FRANZINI, L. LEON I, M . SAITTA
Errori rnr:di ifa oltenuti dal/'analisi ùgli standard internazionali
Range (%)
,-
4.5
2. 2
J4
7 .01
7
2
1.17
14
1]
,~
'0
5.14
'0 - 50
7 - 20
? 20
29 . 32
'9
'0
9.5
, ', 8
'0
2
15.6)
42
67.50
4
3.6
30 - '00
58 . 08
4
49
3
0.5
0 .8
1.2
8 .2
t8.6
2.6
3.7
3· 7
7.7
O. , _
2 _
o. , -
0.29
5
5 - ,6
0 .8 - 4
2 . 93
33
27
7 . 92
14
2 . 0"
2.25
4.4
2. 5
39.85
'5
'8
8
LO)
41
0 . 22
29
4.8
15. 6
2 . 71
17
3.9
10 . 42
30
3
,-
4 - 14
14 - 50
o. ,
- 3
0 .1 -
,-
5
5 - 26
~)
'.
N
3 . 18
5
,5
0.0
% Me d ia
8 . 25
= Errore % ottenuto da M. Franzini "
0 . 96
7.7
0.9
14.9
14.2
5.7
3. 3
L. Leoni ( 1973).
Un isorientamento di questi minerali sulla superficie della pasticca durante la
preparazione di essa può influenzare sensibilmente l'intensità della radiazione di
fluorescenza di questo elemento nel caso in cui le dimensioni dei granuli della polvere siano dello stesso ordine di grandezza dd potere di penetrazione della riga
caratteristica.
Nel diagramma di fig. 1 appare evidente l'effetto mica. In particolare si può
osservare come a parità di concentrazione le intensità della .riga Mg K", siano decisamente più alte nei campioni contenenti la Mica-Mg.
T enuto conto che per una composizione granitica lo spessore infinito per la
radiazione Mg K", ().. 9, 11) è di circa 4 lJ. appare assai difficile se non impossibile
eliminare tale effetto con la macinazione.
=
REVISIONE DI UNA METODOLOGIA ANAUTICA PER FLUORESCENZA X ECC.
377
L 'eliminazione o la minimizzazione di questi eJ'Ietti richiede infatti una conoscenza mineralogica del campione da analizzare e l'entità della isoorientazione di
certi minerali in fu nzione della loro granulometria. Uno studio simile è in corso
in questo Istituto.
I risultati analitici relativi alla determinazione degli altri elementi, ed ID particolare quelli relativi ad altri componenti leggeri come Na20, Ab03 e 5i02 sembrano indicare che per questi componenti tali effetti sono assai meno sensibili.
,.,
.,
. . . I, •
...
• DU -'
.
,~--------------c-------------~~--"
C% M gO
Fig. lo - Diagramma illu~trante l'effetto mica sulle imensità deHa riga Mg K: '(punti pieni) campioni
preparati COn lo standard di peridotite (DTS-l); (a~t<:riscbi) campioni preparati con lo siandard di
flogopitc (Mica-Mg).
Conclusioni
La revisione del metodo di analisi delle rocce per fluorescenza-X proposto da
M. Franzini e L. Leoni (1973) ha permesso di chiarire e mettere in evidenza i seguenti punti:
- Utilizzando polveri cristalline (purchè molto fini) è possibile correggere assai
bene gli effetti di tipo chimico (effetti di assorbimento ed i rinforzo) meno bene
quelli di tipo fisico.
- Fatta eccezione per il MgO, dove gli effetti di tipo fisico sono particolarmente
•
378
M. FRANZINI, L. r.EONI, M . SMTTA
evidenti c portano ad errori elevati nella determinazione di questo componente,
per gli altri elementi, tali effetti possono essere, tenuto conto degli errori medi
percentuali riportati in tabella (5), trascurati ai fin i analitici.
BI B LI OGRAF I A
ANoo ATSUSHI, KURASOWA HAJIME, OHMORI TRI NO aod TAlU;I)A Elzo (197 1) - 1971 compilation
01 data 071 TOcks standards ]G-I and ]B-l iusred Irom the Geological Survey 01 Japan.
Geochem.
J. (Japan),
5, 151-164.
BoWDEN P. and LUENA G. (1966) • To use 01 T·l (MRT standa, d) al (J geological slandard.
Geochim. Cosmochim. Acta, 30, 361.
Cafalog 01 Standard P, eferenct! Mau rims, 7012 Qnd 990 feldspaT!, lb and 88a carbonate rocks,
69a bauxite. National Bureau of siandard, Special P ublicauon, 260, 1970.
FLANAGAN F. } . (1973) - 1972 va/uet for international geocbemica{ reference samplet (USCS
•
standards: G2, GSP-I , AGV-l , BCR-I, PCCI and Drs-l ). Geochim. CoslllQChim.
Acta, 37, 1189-1200.
F RAmINI M., LEONI L. (1972) - A full matrix cO ffection in X.ray f/uorescence analysÌ$. A l t . Soc.
Tose. Se. Nat. Mem., LXXIX, 7-22.
INGAMELS C. O., SUIiR N. H. ( 1967) - Chemical and spectrochemica/ analyris of rtandard carbonate
rocks (400, 401, 402 e 403). Geochim. et Cosmochim. Acta, 31, D47·D.50.
KU KHARENKO A. A., ILlNs~n G. A., IVANovA T. N., GALACHOV A. V., KOZIEREVA L. V., GELMAN E. M., BoIlNEMAN-STARYNKEVICH I . D., STOLYAROVA L N., SKRISKlNSKAYA V. l , RISHOVA R. L and METENTYEV B. N. (1968). C/arke va{ues of the Khibiny alkaline massif
(standard un-X). Vses. MineraI. Obshchest. Zap., 97, D3, 149.
GROSSMAN H . (1972) - Die Standardgesteinsproben des ZGI,G. Mitteilung: Neue Auswertung
der Analyren auf Hauptkcomponenten der Proben Granite CM, Basalt BM, Tonrhiefer TB,
Kolkstein KH und erste Auswertung der Proben Anhydrit AN und Schwaruchiefe TS.
Z. Angew. Geol. 18, 278·284.
MOORE D. M. - Standard Knc - Shp-l. Departemmt of geology, Knox College, Golesgurg, Illinois
61401, O.SA
POOLE A. B. - Standard QMC-lJ. Dep.rtment of Geology, Queen M.ry, College, Mile End ROIld,
London, E.l, Engl.nd.
ROUBAULT M., DE LA ROCHE H . and GOVINDARA]U K. (1970) - CR PG standards (GA, CH, BR,
Mica-Fe e Mica-Mg) e ANRT standard (U~N, DR-N, DT-N, BX-N e VS-N). Sci. de la
Terre 15, 3.51-393 .
RUSSEL B. J., GoNDVIS R. G., DoMEL G. Ilnd LEVtN J. (1972) - Preliminary report on tbe analysis
of six Nimroc geochemical standard samples: NIM-N, NIM-L, NIM-D, NIM-P e NIM-G.
Niltionili lnstitute (Johannesburg) fOf Metalluf,gy Res. Rep. No. D5l.
SINE N. M., TAYLOR W. O ., WEBBEN G. R. and LEWIS C. L. (1969) - CSRM standards: SY-l,
SY-2 e SY·3. Third report of analytica.l data for CAAS sulfide ore and Syenite rock
standards.
SUHa N. H., Minerai Costitution Llboratories, Pennsylvania State University Or-1 and Ab-l
fe/dspars. University Park, PA. 16802, USA.
DE }ONGU W. K. (1973) - X-ray f/uorescence analysis applying theoretical matrix cOffections.
Stainless sted. X.tay Spectrometry, 2, 151-1.58.
LEONI L. (1975) - Ll deformazione del contenuto di furo nelle rocce attraverso la f/uo rescen%4 a raggi·X. Rend. Soc. !tal. Minerai. e Petral. (in corso di stampa).
Scarica