富铁氧化物岩石地球化学分析在考古溯源中的挑战与标准化方法研究

本综述系统阐述了利用非侵入性质子诱导X射线发射光谱（PIXE）技术建立富铁氧化物参考岩石地球化学数据库的方法学创新。通过整合岩相学数据与监督式统计方法（如LDA），为考古颜料溯源提供了标准化分析框架（含μ-PIXE检测条件优化与多元素统计模型），显著提升了史前矿物资源利用研究的科学性与可比性。

　　

章节亮点

地质参考样品的选择

从颜料库收藏中遴选了七种参考材料（图1、图2），以展示富铁氧化物岩石的多样性并凸显其岩相学与地球化学的显著差异。选择标准基于形成类型（成因）、岩相学特征（结构、颗粒含量、粘结相——基质和/或胶结物）、矿物组合及其可变铁含量（Salomon等，2021）。

实验条件与参数

在AGLAE设施（C2RMF, Paris）进行的μPIXE分析采用3 MeV质子激发束，束斑直径30 μm。束流通过100 nm厚Si₃N₄窗提取，并在窗与样品间充入氦气以减少束流散射。低能探测器（LE0，配备超薄聚合物窗Moxtek AP3.3的Si(Li)探测器）专用于检测样品基质中轻元素激发的低能X射线（Si、Al等）。

主量及次量元素的线性判别分析（LDA）应用

首先对具有明确地质意义的主量及次量元素（Al、Si、Ca、K、P）进行LDA分析。这些元素的选择基于其可检测性及其与主次矿物相、岩石类型和成因的关联性。例如：石英广泛存在于陆相或海相岩石中，方解石是灰岩和低海相沉积岩的特征标志，含Al/Si的层状硅酸盐则是风化矿物的指示剂。

讨论

对七种地质参考样的地球化学分析表明，主量元素提供了最有效的判别信息，能够区分不同岩石类型。该结果与传统岩相学方法高度一致——后者通过中观和微观尺度的定性定量描述（使用Cayeux 1929、Choquette和Pray 1970等经典岩相图表）以及矿物成分分析来分类岩石。

结论

cohesive着色材料由具有不同物理化学特性的矿物组合构成。因此，同一岩石会呈现对应其多矿物相的多重地球化学特征。这些体现原材料矿物异质性的多样化组成，为了解岩石成因及后续改造（包括自然作用与人为转化）提供了关键视角，这些改造影响着考古沉积物或艺术创作基底中所发现的着色材料组成。