Abstract

A new numerical method has been developed that uses the pixel-intensities from X-ray fluorescence (XRF) images to produce mineral-distribution images or maps. The XRF images are obtained using a scanning X-ray analytical microscope (SXAM); the derived mineral-distribution maps can be applied to study the petrographic characterization of a rock or ores. As a test case, we applied this method to a granite consisting dominantly of quartz, biotite, plagioclase and K-feldspar. Maps of the major elements, including Al, Si, K, Ca and Fe, were obtained with the SXAM. XRF intensity is recorded for each element on a 256 × 256 pixel map. To transform these element-distribution maps into mineral-distribution maps, we employed the maximum likelihood method for a Gaussian distribution, i.e., a least-squares method. The coefficient between XRF intensity and the proportion of a desired mineral was determined from the average value in a few hundred pixels that record the XRF intensity of the desired mineral in isolation. Where one pixel recorded XRF intensity for more than one mineral, its intensity was assumed to have a linear relationship with the composition of the minerals included in the pixel. The proposed least-squares method is an alternative technique to methods using purely image-analysis operations, such as image enhancements, erosions, dilations and image Boolean operations. Experiments with the granite sample showed that the least-squares method gives appropriate mineral-distribution maps if the acquisition time for the XRF maps is sufficiently long, e.g., 48 hours for the granite. The sources of errors in the calculated proportions of the minerals are related to fluctuations of X-ray intensities and variations of chemical composition in each mineral. A method is also proposed to estimate these errors.

Abstract

Nous avons développé une nouvelle méthode numérique fondée sur l’intensité des pixels contenant les images de fluorescence X pour produire des images ou des cartes de la distribution de minéraux. Les images de la fluorescence X sont obtenues avec un microscope analytique à balayage de rayons X. Les cartes dérivées montrant la distribution de minéraux peuvent servir à la caractérisation pétrographique d’une roche ou d’un minerai. Nous avons appliqué cette méthode à l’étude d’un granite contenant surtout quartz, biotite, plagioclase et feldspath potassique. Des cartes de la distribution des éléments majeurs, dont Al, Si, K, Ca et Fe, ont été préparées selon l’intensité de la fluorescence X de chaque élément enregistrée avec le microscope analytique et projetée sur une carte de 256 × 256 pixels. Afin de transformer ces cartes de distribution d’éléments en cartes illustrant la distribution de minéraux, nous employons la méthode de la probabilité maximum pour une distribution gaussienne, c’est-à-dire, une méthode par moindres carrés. Le coefficient de concordance entre l’intensité de la fluorescence X et la proportion d’un minéral désiré est fixé selon la valeur moyenne de quelques centaines de pixels qui enregistrent l’intensité du minéral désiré en isolation. Dans les cas où il y a dans un pixel des intensités de fluorescence X pour plus d’un minéral, nous attribuons l’intensité à chaque minéral selon une relation linéaire avec la composition des minéraux inclus dans ce pixel. La méthode de moindres carrés que nous proposons offre une alternative aux méthodes qui résultent des seules opérations d’analyses d’image, par exemple l’accroissement des images, les érosions, les dilatations, et les opérations booléennes. Nos expériences avec l’échantillon de granite démontrent que la méthode des moindres carrés donne des cartes raisonnables de la distribution des minéraux si le temps d’acquisition est suffisamment long, c’est-à-dire, 48 heures dans la cas du granite. Les sources d’erreurs dans les proportions calculées des minéraux sont liées aux fluctuations des intensités des rayons X et aux variations dans la composition chimique de chaque minéral. Nous proposons une méthode pour évaluer ces sources d’erreur.

(Traduit par la Rédaction)

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