地質工作中使用的收集、存儲、識別、處理地質信息，解釋和推斷地質現象的器具。
中文名地質儀器類 別儀器
基本介紹
- 中文名：地質儀器分類
- 研究地球組成：各種原子吸收光譜儀
- 研究地球構造：地球化學勘查
- 研究地球演變：熱釋光劑量儀
按照地質學的研究內容，地質儀器大體上可分為以下3類：
① 用於研究地球組成物質的儀器。在樣品化學特徵（成分與分配等）研究方面，除常規的重量法、容量法、比色法所用設備外，常用實驗室精密儀器有各種原子吸收光譜儀、原子螢光光譜儀等。這類儀器能測定60～70種微、痕量元素，檢出限可達到ppb級。波長色散X射線螢光光譜儀是矽酸鹽全分析、化探樣品中多元素分析和難溶元素分析的重要儀器,檢出限一般為ppm級。電感偶合電漿光量計的分析質量與原子吸收分光光度計相當，但能同時測定包括15個稀土元素在內的30～60種元素，動態範圍可達4～6個數量級。採用中子活化法的多道γ能譜儀,檢出限低達10(～10(米，在痕量和超量元素分析中具有優勢。測定陰離子、酸根、官能團的離子色譜儀，氣相色譜儀，液相色譜儀和紅外光譜儀等也都用於地球物質成分的分析。
在岩石礦物的鑑定與結構研究等方面，雙目顯微鏡、偏光顯微鏡、干涉顯微鏡等仍是快速初步鑑定，進行巨觀描述以至研究顯微構造的基本工具。由電視攝像機、微型計算機等組成的全自動圖像分析儀，是對岩礦薄片或光片圖像幾何要素進行定量測定的工具。它可以提供如沉積物的粒度、形態、基質和孔隙度等方面的數據，還可對岩石的礦物組成作模式分析，以及研究衛星圖片等。
X射線衍射儀是礦物晶體結構研究的主要儀器,能快速有效地鑑定礦物，或者為研究礦物形成的歷史，提供變形和輻射損傷等信息。利用電子衍射成像的透射電子顯微鏡，能夠對直徑20納米的微區進行形態、成分和結構等綜合研究，解析度達0.1納米。另外,透視電子顯微鏡的套用，使對礦物晶體缺陷及其地質力學和地質構造意義的研究又深入了一步。
掃描電子顯微鏡景深大，能獲得三維圖像，二次電子圖像解析度小於10納米，能用來對樣品的形貌、成分、結晶學及其他性質進行觀察和分析。樣品不需專門製備，原始狀況不會受到破壞。
電子探針顯微分析儀與掃描電子顯微鏡類似，但樣品需製成薄片或光片,解析度為1微米。主要用途是對礦物作定量化學分析，研究化學組成和微量元素含量的變化，對光片或薄片中的細小礦物作定位或就地鑑定，檢出限約為100ppm。離子探針分析儀能提供無機地質樣品的微量元素和同位素成分數據，檢出限約為1ppm。雷射探針能給出無機和有機地質樣品和同位素組成信息，檢出限為 1～10ppm。原子探針能對樣品中原子序數大於4的元素(用光譜)作不破壞樣品的微量元素成分分析，檢出限1～100ppm。同步加速器輻射分析,能補充質子探針不及的輕元素成分分析,檢出限可低達幾百個ppb。拉曼探針則是利用拉曼光譜鑑定礦物，作結構分析。
以近代固體物理為基礎，通過研究礦物晶體的微觀結構和精細結構來研究岩石、礦物的形成、特徵物理性質的有核磁共振譜儀、電子順磁共振譜儀、晶體場光譜儀和穆斯堡爾譜儀等設備。
根據岩石礦物的物理性質進行鑑定的儀器有差熱分析儀和居里點測試儀等。前者根據差熱反應曲線的峰谷點溫度鑑定礦物，後者用於測試鐵磁性礦物。
為適應野外作業或小型實驗室的需要，還出現了輕便儀器，包括手提式X-螢光分析儀、可攜式發光礦物分析儀。此外，還有用於測定特定指示元素的測汞儀、測氡儀等，用於生物地球化學勘查的取樣器，收集空中微塵的航空微跡系統等。
② 用於研究地球構造的儀器。隨著地質學和地質工作的發展，越來越多地涉及地球深部及掩蓋地區（包括海底），必須使用地球物理勘探、地球化學勘查的方法和儀器取得必要的地質信息，使用遙感技術取得地表構造的大片直觀影像和深部資料。
地球物理勘探儀器包括地震勘探儀器、磁法勘探儀器、重力勘探儀器、電法勘探儀器、核法勘探儀器、測井儀及物性研究等方面的儀器。
地震勘探儀器是記錄地面振動的儀器。根據地震勘探儀器記錄到的彈性波在地下的傳播特性，可探明地質構造,區分地層,推斷地球內部物理性質以及監測地震活動。地震勘探儀器分天然地震儀和人工地震儀兩類。天然地震儀主要用於地震監測和地球物理研究。人工地震儀用於記錄人工爆炸或其他可控震源激發的震波，在地震勘探和水文地質、工程地質等領域使用，以獲得包括岩石類型等在內的區域和局部構造的詳細資訊。按照不同用途分為石油勘探地震儀、工程淺層地震儀，以及用在地震工程中的強震儀等（見地震勘探儀器）。
磁法勘探儀器是測量磁場強度和磁性參數的儀器。根據磁測數據,可以劃分岩性，發現和追蹤斷裂構造,研究基底構造，居里點深度界面以上磁性變化及其結構形態等（見磁法勘探儀器）。
重力勘探儀器是測定重力加速度的儀器。它以地下岩（礦）石密度差為依據，提供大地測量、地球物理及地質勘探和空間技術所需的重力資料(見重力勘探儀器)。
電法勘探儀器是利用自然電場、大地電磁場或人工電流場，測量地殼中岩石、礦石的電磁學性質的時間域或者頻率域回響的儀器。測取頻域特性的有各種電阻率儀、頻率測深儀等。時間域儀器測取大地的自由回響特性，各種瞬變電磁儀以此為依據。地質雷達及無線電波透視儀也可用來研究地質情況；地電化學探測儀是將電法與化探相結合的儀器（見電法勘探儀器）。
核法勘探儀器是測量地殼內放射性元素輻射的或通過人工激發由非放射性元素輻射的射線的儀器。可以用來查找放射性礦床及其共生的金屬礦床，尋找油氣圈閉構造、基岩裂隙水，以及地質填圖，在工程中探查隱伏斷裂等。常用儀器有 和γ輻射儀、能譜儀、射氣儀、X 射線螢光分析儀、熱釋光劑量儀、徑跡掃瞄器以及室內樣品分析用的各种放射性測量儀器(見核法勘探儀器)。
鑽探機是在掩蓋地區(包括水下)為取得實物，必須使用鑽機，鑽機按深度、鑽孔口徑、鑽進方法、沖洗液種類等劃分有多種類型（見鑽探機）。
勘探地球物理測井儀器是運用物理學原理和方法，沿鑽孔（鑽井）剖面測量岩石的物性參數的儀器。按所利用的岩石物理性質不同，分為電法測井儀器、磁法測井儀器、聲波測井儀器、放射性測井儀器、熱測井儀器和重力測井儀器等。根據所測各種地質參數，可劃分鑽井剖面的岩性，評價（油）氣、水層，發現礦藏，確定礦層含量、品位，研究地質構造、沉積環境以及檢查井下技術狀況等。
③ 用於研究地球演變過程或地質事件年齡的儀器。根據放射性同位素衰變原理而建立的同位素地質年代測定法，以及通過測定穩定同位素的比例來確定岩石或礦石中某些成分的來源的方法。所使用的儀器有各種超高真空、高精度的質譜儀和離子探針，以及製備樣品所需設備。用於地質年齡測定的還有裂變徑跡法和熱釋光劑量法所用的儀器，包括顯微鏡、自動圖像儀、熱釋光劑量儀等。
測定岩石的天然剩餘磁性,分析它們的磁化歷史,可以研究大陸漂移、海底擴張、確定岩石年齡、研究岩石地質史等。測量岩石剩餘磁性的儀器有無定向磁力儀、旋轉磁力儀、超導磁力儀及相應的退磁設備等。
高溫高壓實驗設備是為地球的起源及演化理論模式等問題提供科學實驗數據的重要工具，用來進行地殼和地幔中岩漿岩類及其礦床成因模式的實驗研究，地球深部物性、相變和相互關係的實驗研究，變質作用及交代作用的實驗研究等。常用的高溫高壓設備如熱液反應裝置，可在500℃以下，0.1吉帕壓力下工作；冷封口式高溫高壓水熱設備,可在1050℃、1吉帕壓力的狀況下工作。金剛石壓砧高壓裝置，利用強爆炸方式，能在瞬間提供相當於地幔到地核的壓力：1000℃，25吉帕或25℃,172吉帕（見實驗岩石學）。
除以上幾方面外，地質工作所需的儀器還包括：海洋地質調查需用的導航、定位、測深設備；觀察地球自轉、極運動等用的甚長基線射電干涉儀；進行各種模擬實驗的儀器設備以及水文地質工程地質需用的靜力觸探儀、測檢儀、地下管道探測儀等。
① 用於研究地球組成物質的儀器。在樣品化學特徵（成分與分配等）研究方面，除常規的重量法、容量法、比色法所用設備外，常用實驗室精密儀器有各種原子吸收光譜儀、原子螢光光譜儀等。這類儀器能測定60～70種微、痕量元素，檢出限可達到ppb級。波長色散X射線螢光光譜儀是矽酸鹽全分析、化探樣品中多元素分析和難溶元素分析的重要儀器,檢出限一般為ppm級。電感偶合電漿光量計的分析質量與原子吸收分光光度計相當，但能同時測定包括15個稀土元素在內的30～60種元素，動態範圍可達4～6個數量級。採用中子活化法的多道γ能譜儀,檢出限低達10(～10(米，在痕量和超量元素分析中具有優勢。測定陰離子、酸根、官能團的離子色譜儀，氣相色譜儀，液相色譜儀和紅外光譜儀等也都用於地球物質成分的分析。
在岩石礦物的鑑定與結構研究等方面，雙目顯微鏡、偏光顯微鏡、干涉顯微鏡等仍是快速初步鑑定，進行巨觀描述以至研究顯微構造的基本工具。由電視攝像機、微型計算機等組成的全自動圖像分析儀，是對岩礦薄片或光片圖像幾何要素進行定量測定的工具。它可以提供如沉積物的粒度、形態、基質和孔隙度等方面的數據，還可對岩石的礦物組成作模式分析，以及研究衛星圖片等。
X射線衍射儀是礦物晶體結構研究的主要儀器,能快速有效地鑑定礦物，或者為研究礦物形成的歷史，提供變形和輻射損傷等信息。利用電子衍射成像的透射電子顯微鏡，能夠對直徑20納米的微區進行形態、成分和結構等綜合研究，解析度達0.1納米。另外,透視電子顯微鏡的套用，使對礦物晶體缺陷及其地質力學和地質構造意義的研究又深入了一步。
掃描電子顯微鏡景深大，能獲得三維圖像，二次電子圖像解析度小於10納米，能用來對樣品的形貌、成分、結晶學及其他性質進行觀察和分析。樣品不需專門製備，原始狀況不會受到破壞。
電子探針顯微分析儀與掃描電子顯微鏡類似，但樣品需製成薄片或光片,解析度為1微米。主要用途是對礦物作定量化學分析，研究化學組成和微量元素含量的變化，對光片或薄片中的細小礦物作定位或就地鑑定，檢出限約為100ppm。離子探針分析儀能提供無機地質樣品的微量元素和同位素成分數據，檢出限約為1ppm。雷射探針能給出無機和有機地質樣品和同位素組成信息，檢出限為 1～10ppm。原子探針能對樣品中原子序數大於4的元素(用光譜)作不破壞樣品的微量元素成分分析，檢出限1～100ppm。同步加速器輻射分析,能補充質子探針不及的輕元素成分分析,檢出限可低達幾百個ppb。拉曼探針則是利用拉曼光譜鑑定礦物，作結構分析。
以近代固體物理為基礎，通過研究礦物晶體的微觀結構和精細結構來研究岩石、礦物的形成、特徵物理性質的有核磁共振譜儀、電子順磁共振譜儀、晶體場光譜儀和穆斯堡爾譜儀等設備。
根據岩石礦物的物理性質進行鑑定的儀器有差熱分析儀和居里點測試儀等。前者根據差熱反應曲線的峰谷點溫度鑑定礦物，後者用於測試鐵磁性礦物。
為適應野外作業或小型實驗室的需要，還出現了輕便儀器，包括手提式X-螢光分析儀、可攜式發光礦物分析儀。此外，還有用於測定特定指示元素的測汞儀、測氡儀等，用於生物地球化學勘查的取樣器，收集空中微塵的航空微跡系統等。
② 用於研究地球構造的儀器。隨著地質學和地質工作的發展，越來越多地涉及地球深部及掩蓋地區（包括海底），必須使用地球物理勘探、地球化學勘查的方法和儀器取得必要的地質信息，使用遙感技術取得地表構造的大片直觀影像和深部資料。
地球物理勘探儀器包括地震勘探儀器、磁法勘探儀器、重力勘探儀器、電法勘探儀器、核法勘探儀器、測井儀及物性研究等方面的儀器。
地震勘探儀器是記錄地面振動的儀器。根據地震勘探儀器記錄到的彈性波在地下的傳播特性，可探明地質構造,區分地層,推斷地球內部物理性質以及監測地震活動。地震勘探儀器分天然地震儀和人工地震儀兩類。天然地震儀主要用於地震監測和地球物理研究。人工地震儀用於記錄人工爆炸或其他可控震源激發的震波，在地震勘探和水文地質、工程地質等領域使用，以獲得包括岩石類型等在內的區域和局部構造的詳細資訊。按照不同用途分為石油勘探地震儀、工程淺層地震儀，以及用在地震工程中的強震儀等（見地震勘探儀器）。
磁法勘探儀器是測量磁場強度和磁性參數的儀器。根據磁測數據,可以劃分岩性，發現和追蹤斷裂構造,研究基底構造，居里點深度界面以上磁性變化及其結構形態等（見磁法勘探儀器）。
重力勘探儀器是測定重力加速度的儀器。它以地下岩（礦）石密度差為依據，提供大地測量、地球物理及地質勘探和空間技術所需的重力資料(見重力勘探儀器)。
電法勘探儀器是利用自然電場、大地電磁場或人工電流場，測量地殼中岩石、礦石的電磁學性質的時間域或者頻率域回響的儀器。測取頻域特性的有各種電阻率儀、頻率測深儀等。時間域儀器測取大地的自由回響特性，各種瞬變電磁儀以此為依據。地質雷達及無線電波透視儀也可用來研究地質情況；地電化學探測儀是將電法與化探相結合的儀器（見電法勘探儀器）。
核法勘探儀器是測量地殼內放射性元素輻射的或通過人工激發由非放射性元素輻射的射線的儀器。可以用來查找放射性礦床及其共生的金屬礦床，尋找油氣圈閉構造、基岩裂隙水，以及地質填圖，在工程中探查隱伏斷裂等。常用儀器有 和γ輻射儀、能譜儀、射氣儀、X 射線螢光分析儀、熱釋光劑量儀、徑跡掃瞄器以及室內樣品分析用的各种放射性測量儀器(見核法勘探儀器)。
鑽探機是在掩蓋地區(包括水下)為取得實物，必須使用鑽機，鑽機按深度、鑽孔口徑、鑽進方法、沖洗液種類等劃分有多種類型（見鑽探機）。
勘探地球物理測井儀器是運用物理學原理和方法，沿鑽孔（鑽井）剖面測量岩石的物性參數的儀器。按所利用的岩石物理性質不同，分為電法測井儀器、磁法測井儀器、聲波測井儀器、放射性測井儀器、熱測井儀器和重力測井儀器等。根據所測各種地質參數，可劃分鑽井剖面的岩性，評價（油）氣、水層，發現礦藏，確定礦層含量、品位，研究地質構造、沉積環境以及檢查井下技術狀況等。
③ 用於研究地球演變過程或地質事件年齡的儀器。根據放射性同位素衰變原理而建立的同位素地質年代測定法，以及通過測定穩定同位素的比例來確定岩石或礦石中某些成分的來源的方法。所使用的儀器有各種超高真空、高精度的質譜儀和離子探針，以及製備樣品所需設備。用於地質年齡測定的還有裂變徑跡法和熱釋光劑量法所用的儀器，包括顯微鏡、自動圖像儀、熱釋光劑量儀等。
測定岩石的天然剩餘磁性,分析它們的磁化歷史,可以研究大陸漂移、海底擴張、確定岩石年齡、研究岩石地質史等。測量岩石剩餘磁性的儀器有無定向磁力儀、旋轉磁力儀、超導磁力儀及相應的退磁設備等。
高溫高壓實驗設備是為地球的起源及演化理論模式等問題提供科學實驗數據的重要工具，用來進行地殼和地幔中岩漿岩類及其礦床成因模式的實驗研究，地球深部物性、相變和相互關係的實驗研究，變質作用及交代作用的實驗研究等。常用的高溫高壓設備如熱液反應裝置，可在500℃以下，0.1吉帕壓力下工作；冷封口式高溫高壓水熱設備,可在1050℃、1吉帕壓力的狀況下工作。金剛石壓砧高壓裝置，利用強爆炸方式，能在瞬間提供相當於地幔到地核的壓力：1000℃，25吉帕或25℃,172吉帕（見實驗岩石學）。
除以上幾方面外，地質工作所需的儀器還包括：海洋地質調查需用的導航、定位、測深設備；觀察地球自轉、極運動等用的甚長基線射電干涉儀；進行各種模擬實驗的儀器設備以及水文地質工程地質需用的靜力觸探儀、測檢儀、地下管道探測儀等。
