Geotek X射线荧光岩芯扫描仪基本参数法在沉积物样品元素浓度估算中的准确性与局限性评估

X射线荧光岩芯扫描仪（XRF-CS）虽能快速无损分析沉积物元素组成，但其默认输出的元素强度难以定量反映真实化学组成。为解决这一问题，研究人员首次系统评估了Geotek新一代XRF-CS基于基本参数法（FP）的浓度估算准确性，通过17种沉积物标准参考物质的对比实验发现：湿样条件下元素浓度显著低估，但以对数比表达时呈现比例关系。该研究为XRF-CS在古环境重建等地质研究中的定量应用提供了关键方法论依据。

　　

在地球科学领域，X射线荧光岩芯扫描仪（X-ray fluorescence core scanner, XRF-CS）因其高分辨率、无损检测的特性，已成为古环境重建和地质灾害评估的利器。然而这个"科学CT机"长期面临一个尴尬——它输出的元素强度数据就像没有刻度的温度计，能显示变化却无法标定绝对值。随着Geotek公司推出新一代采用基本参数法（Fundamental Parameter method, FP）的仪器，科学界亟需验证这些"自带标尺"的浓度估算值究竟能否扛起定量分析的大旗。

发表在《Quaternary International》的研究针对这一技术痛点，首次对Geotek XRF-CS的FP算法进行了系统性"体检"。研究团队精心选取了17种粉末状标准参考物质（Certified Reference Materials, CRMs），这些物质模拟了真实沉积物中空气-水-矿物-非晶相的复杂混合体系。通过对比仪器估算值与标准值，研究人员揭示了不同测量条件（干/湿样、仪器参数）下的数据可靠性规律。

关键技术方法包括：采用Geotek XRF-CS进行元素强度检测，通过内置FP算法转换为浓度估算值；选用17种沉积物CRMs作为基准物质；设置不同管电压（10-50kV）和电流（0.1-1mA）的参数组合；分别测试干燥和湿润（模拟原位含水）样品的测量差异；通过线性回归和元素对数比（log-ratio）转换进行数据标准化处理。

元素浓度估算的准确性验证
对比分析显示，Geotek XRF-CS的估算浓度与标准值存在显著线性相关（R²

0.8），但普遍呈现系统性低估，湿样条件下的偏差可达30%。这种偏差在轻元素（如Al、Si）和过渡金属（如Fe、Mn）中尤为明显。

测量条件的影响机制
管电压在30kV时达到最佳信噪比，而电流变化对结果影响较小。水分的存在导致X射线散射增强，使得FP算法对质量吸收系数的修正不足，这是湿样低估现象的主因。

对数比转换的普适性
将数据转换为元素对数比（如ln(Fe/Ca)）后，仪器估算值与标准值的比例关系趋于1:1。这种数学处理有效消除了基体效应（Matrix effect）和水分干扰，使不同测量条件下的数据获得一致性。

该研究证实Geotek XRF-CS的FP算法能可靠反映元素组成的相对变化，为古气候旋回识别等半定量研究提供了便捷工具。但在绝对定量分析方面仍需谨慎，特别是对含水样品。这一发现为XRF-CS数据的标准化处理提供了重要指导：当研究目标涉及元素迁移通量等精确计算时，必须通过CRMs进行本地化校正；而用于环境演变趋势分析时，对数比转换可有效提升数据可比性。这项研究架起了XRF-CS技术从定性走向定量的关键桥梁，为地球化学大数据时代的质量控制树立了新标杆。