锆石铀-铅定年激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱原位微区分析进展

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术是目前最常用的锆石U-Pb同位素年龄测定方法之一。该方法能够对单颗粒锆石内部年龄差异实现快速、准确的原位微区分析。文章总结了近年来激光剥蚀系统、ICP-MS技术以及LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法、相关应用实例研究的进展和现状。系统评述了激光发生器,剥蚀池,剥蚀参数(激光波长、脉冲宽度、剥蚀气体、孔径大小)以及四极杆和扇形磁场质谱仪对锆石U-Pb年龄数据的精度和准确度的影响。详细介绍了基于锆石年龄标准样品、标准溶液及其他标样的外标定量校准方法,单个U/Pb比值计算方法,普通铅校正方法以及同位素年龄与微量元素同时测定的方法。目前LA-ICP-MS锆石U-Pb定年技术主要应用于碎屑锆石的沉积物源区示踪和岩浆事件的年代学约束研究。

原位微区分析标准样品制备技术的研究进展

对原位微区分析标准样品制备技术(熔融玻璃法、粉末压片法、压制烧结法、直接采用天然均匀矿物法及人工晶体合成法等)的研究进展进行了综述,分析了各种方法的优缺点并介绍了各自的应用领域,尤其是深空探索领域,并对陶瓷制备技术在微区分析标准样品研制中的应用前景进行了展望(引用文献53篇)。

X射线荧光光谱原位微区分析的地学应用评介

原位微区分析是微观物质研究的重要手段,是现代分析技术的重要发展方向。以扫描核探针(SNM)、同步辐射X射线微探针(SR-XRMP)、二次离子质谱(SIMS)和激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)为主的微区痕量分析技术是一类新的微区分析手段,它从根本上解决了以电子探针分析技术(EMPA)和各类电镜(扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、分析电子显微镜(AEM))为主的电子微束技术(发展较早,已相当成熟)难以分析痕量元素的弱点,使原位微区分析成为一种能测定包括主、次、痕量元素和同位素在内的完整分析体系。文章收集了20世纪80年代以来原位微区X射线荧光分析地质应用探索的文献,首先介绍了相关专著、XRF专著中的相关内容及这方面的重要评述,随后从SR-XRMP、SNM、微束X射线荧光光谱(M-XRF)和多功能X射线荧光光谱仪器等方面评介其地学应用,涉及矿物微区元素分布、地质包裹体、陨石分析、从海洋矿物层状结构和韵律特征进行的成因矿物学研究及海洋环境变化、通过石笋类环带结构和湖泊沉积进行的古环境古气候研究的时间分辨率提高到季节尺度、恐龙蛋化石的铂族元素分布研究生物绝灭事件等。最后从技术特点和应用领域讨论了原位微区XRF分析的分类问题。引文187篇。

粤西庙山铜多金属矿床硫化物原位微区分析及S同位素对矿床成因的制约

庙山铜多金属矿床是在粤西阳春盆地内新近发现的一处铜多金属矿床。矿体主要呈似层状和透镜状产于泥盆系的陆源碎屑岩和含泥质的碳酸盐岩中。本文以矿石矿物黄铁矿和闪锌矿为研究对象,采用LA-ICPMS原位微区分析新技术对其微量元素特征进行研究。结果表明,庙山铜多金属矿床中黄铁矿以富Se、Te和As,贫Ni元素为特征,其Co/Ni和S/Se比值特征指示其成因与岩浆热液型矿床密切相关;闪锌矿的微量元素组成指示其主要形成于中高温环境,以富Mn、In、Se,贫Ga、Ge、Tl等元素为特征,总体与国外一些典型的矽卡岩型矿床(如Baita Bihor、Majdanpek、Ocna de Fier和Valea Seaca)相似。同时,闪锌矿的部分微量元素比值(如Zn/Cd、Ga/In等)以及相关的微量元素图解(如Ge-In,Ge-Se等)均表明庙山矿床的成因类型与矽卡岩型矿床一致。硫同位素测试结果表明,矿石的δ^(34)S值较为集中(-0.4‰^+2‰),平均0.69‰,具有较为明显的塔式分布特征,反映成矿物质具有岩浆来源的特征。以地质现象为基础,结合硫化物原位微区分析和硫同位素数据,我们认为庙山铜多金属矿床属于与岩浆热液有关的矽卡岩型矿床。

LA-ICP-MS及其在黄铁矿原位微区分析方面的应用

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)是20世纪80年代以来发展起来的原位、微区、微量元素分析技术。其应用方面已相当广泛,锆石U-Pb同位素测年和矿物的原位微区分析方面的应用为LA-ICP-MS的发展提供了很广阔的空间。本文主要介绍了LA-ICP-MS的原理及工作流程,综述了其发展现状及面临的问题。并阐述了其在黄铁矿原位微区方面的应用方法及研究意义。

橄榄石、单斜辉石和斜方辉石锂、氧同位素原位微区分析标准物质及其微量元素特征

随着分析技术的发展,锂、氧同位素原位微区分析已成为地球科学研究的重要发展方向。本文介绍了可同时作为锂、氧同位素原位微区分析标准物质的橄榄石(Mg^#=89.6~94.2)、单斜辉石(Mg^#=90~91.9)和斜方辉石(Mg^#=90.1~92.1)的化学组成并对其微量元素进行了报道。三种标准物质的主量成分均一,在其Mg^#值范围内,SIMS氧同位素分析基体效应均不显著,而橄榄石的Mg^#值对SIMS锂同位素分析基体效应为1‰。橄榄石标准物质Ni、Co和Zn含量较高,约为原始地幔值的1~1.5倍;大离子亲石元素和稀土元素含量较低。单斜辉石微量元素中除个别元素外,SN-ICP-MS和LA-ICP-MS的分析结果误差范围内一致,具有成为原位微区分析标准物质的潜力;在原始地幔标准化配分曲线中,V、Sc、Cr和Ga相对其他过渡族元素显著富集;大离子亲石元素Rb和Ba相对Th和U显著亏损,轻稀土相对重稀土元素略富集。斜方辉石过渡族元素Cr、V和Sc接近原始地幔值,大离子亲石元素和轻稀土元素含量较低,在不同仪器分析中误差较大。

SIMS分析技术及其在黄铁矿原位微区分析微量元素测定的应用

离子探针(Secondary-ion mass spectrometry,SIMS)是一种固体原位微区分析技术,具有高分辨率、高精度、高灵敏等特征,广泛应用于地球化学、天体化学、半导体工业、生物等研究中。本文主要阐明了SIMS技术的原理、类型及其特点,综述了在地球科学方面的某些研究,对比了不同微区分析技术的特点,最后,介绍了SIMS技术在黄铁矿微量元素原位微区分析的应用。

底栖有孔虫(Florilus decors)壳体微量元素/钙比值的LA-ICP-MS原位微区分析方法及应用——以长江口外海域为例

深海沉积物中有孔虫壳体的微量元素、同位素测试技术已较为成熟,而河口近海沉积物中有孔虫壳体元素微区测试却鲜有报道。本文报道了一种利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析法测试取自长江口外沉积物中的有孔虫壳体元素/钙比值的技术,研究了氦气载气流量、能量密度、束斑大小、激光剥蚀频率等参数对测试结果的影响,优化了活体有孔虫原位分析方法。应用确定的测试条件对2016年7月取自长江口外的底栖有孔虫优美花朵虫样品(Florilus decors)进行测试,发现Mg、Sr等元素/钙比值在壳体不同位置上无显著差异,而Mn的数据较为离散,可能与有孔虫生长过程中经历的水环境及其变化有关。

中国石化无锡石油地质研究所实验地质技术之LA-ICP-MS原位微区分析系统

近日，最新引进的激光剥蚀（LA）一电感耦合等离子体质谱（ICP—MS）原位微区分析系统在中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所实验中心完成安装，且联机调试成功并投入使用。

石英和锆石Ti温度计在地学中的应用及其Ti含量的微区分析技术进展

石英和锆石Ti温度计在地球科学研究领域具有广泛的应用,本文系统回顾了石英和锆石Ti温度(压力)计发展史,并综述了其在地学中的典型应用实例。当前主要有3个石英Ti温度计和2个锆石Ti温度计计算公式,这些公式的使用范围和适用的地质情况已有统一的认识。石英和锆石Ti温度计应用的前提是Ti含量的准确测定。本文综述了现有Ti元素含量微区分析技术(电子探针、离子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱),重点讨论了激光剥蚀电感耦合等离子质谱在石英和锆石Ti分析的技术难点,包括不可控的剥蚀行为、多原子离子团干扰、缺乏基体匹配的标准物质等。最后展望了该技术未来发展趋势,特别是采用飞秒激光、高灵敏度/高分辨SF-ICP-MS、三重四级杆ICP-MS等仪器,有望实现低含量(<5.0×10^(-6))Ti的准确测定,这为石英和锆石Ti温度计的广泛应用提供有力保障。

新疆库尔尕生铅锌矿床成矿作用:来自石英和闪锌矿原位微区成分的约束

库尔尕生铅锌矿床位于新疆西天山赛里木地区,是一个形成于板内伸展环境中的热液脉型铅锌矿床。矿体呈脉状、网脉状以及透镜状赋存于上泥盆统托斯库尔他乌组上亚组中,并受控于3条近平行展布的NW向断裂带。成矿过程可分为无矿石英阶段(Ⅰ)、石英–多金属硫化物阶段(Ⅱ)(主成矿阶段)和方解石阶段(Ⅲ)3个阶段。笔者利用LA-ICP-MS方法对不同成矿阶段石英和闪锌矿进行了原位微区分析。结果表明:①库尔尕生铅锌矿床Ⅰ阶段和Ⅱ阶段石英中含有多种微量元素,主要富集Al、K、Na和Li。Al、K、Na、Li的质量分数分别为547.56×10^(-6)~4355.49×10^(-6)、9.41×10^(-6)~626.66×10^(-6)、23.78×10^(-6)~994.40×10^(-6)以及43.37×10^(-6)~265.52×10^(-6),Al与Li+Na+K之间呈显著的线性正相关关系;Ti、Ge含量较低,分别为3.17×10^(-6)~14.05×10^(-6)、1.77×10^(-6)~6.50×10^(-6),反映成矿温度较低。从Ⅰ阶段到Ⅱ阶段,石英中Ti含量在逐渐降低,指示成矿流体温度在逐渐降低;Al含量也在降低,反映成矿流体的pH值在逐渐升高。与世界典型的斑岩型和浅成低温热液型铅锌矿床相比,库尔尕生铅锌矿床的石英微量元素特征更类似于浅成低温热液型矿床。②闪锌矿中Mn、In、Fe、Ga、Ge等微量元素的含量和比值表明矿石形成于中低温环境,进一步利用闪锌矿GGIMFis温度计限定成矿温度为122~178℃。Ga/In值与lnw(Ga)-lnw(In)特征反映闪锌矿的形成与沉积作用有关。综合围岩地层的微量元素特征及前人Pb同位素研究,推测库尔尕生铅锌矿床部分成矿物质来源于围岩地层。

牙形石SHRIMP微区原位氧同位素分析方法

氧同位素温度计已被用于古温度变化研究多年。生物化石磷酸盐中的氧同位素组成对古气候环境变化响应灵敏,牙形石在古生代到中生代的古海洋地层中广泛存在,并具有较为重要的地层学意义,是研究古温度变化的最佳样品之一。SHRIMP具备高分辨、高灵敏、高精度和微量及原位微区分析的特点,可以进行20μm范围内的原位(in-situ)同位素分析。本文介绍了作者利用SHRIMP IIe-MC建立的牙形石微区原位氧同位素分析方法,这是国内关于该方法的首次报导。本文对磷灰石标准样Durango进行了测定,连续七昼夜获得的253次测定结果,平均值为δ18 Oapatite=9.78‰±0.29‰,与该标准参考值δ18 Oapatite=9.81‰±0.25‰(Williams,未刊资料)一致。作者并以二叠系—三叠系界线上下海水温度变化研究为示范,对采自西藏文布当桑二叠系—三叠系剖面上的49个层位中的237件牙形石样品进行了914个氧同位素分析,为研究二叠系—三叠系界线上发生的生物灭绝事件前后的海水温度变化提供了可靠详实的数据。

现代大型底栖有孔虫壳体地球化学元素的原位微区分析

有孔虫壳体中的微量元素组成是探明现代海洋环境以及恢复古海洋环境的重要依据。有孔虫壳体中的元素测试方式包括全分析和单个体分析。本实验利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪联机(LA-ICP-MS)对现代大型底栖有孔虫Amphistegina lobifera,Heterostegina depressa,Laevipeneroplis malayensis,Archaias angulatus壳体的微量元素组成进行了原位微区测定,并同时对Amphistegina lobifera,Heterostegina depressa进行了溶液全分析和原位微区分析对照测试。实验结果表明,四个有孔虫种壳体中均以Mg、Na、Sr、Si、B、Fe元素含量较高,且这些元素在同种的不同个体之间差异较小。Li、Cr、Mn、Ba等元素含量在此四种有孔虫中均较少,且在不同个体之间呈现较为显著的差异。对照测试结果显示,原位微区法和溶液法测得的Mg、Sr、Li元素含量无显著差异。

原位微区同位素分析在花岗岩成因研究中的应用

花岗岩及其伴生的镁铁质岩石是构成大陆地壳的重要组成部分,是大陆形成演化的标志物。花岗岩的成因研究,包括花岗岩的岩浆源区及成岩过程,蕴含着大陆地壳生长、岩石圈演化等重要信息。随着二次离子质谱仪(SIMS)和激光多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS)的问世,原位微区(in-situ)元素和同位素分析方法开发以及应用使花岗岩成因研究,尤其是花岗岩的岩浆源区和成岩过程等方面得到长足的进展。在仔细阅读相关文献的基础上,结合笔者近年来相关研究工作,综述花岗岩成因研究中原位微区同位素源区示踪和成岩过程的最新进展,以期推动我国花岗岩及原位微区同位素分析方法等相关研究。

微区原位地球化学分析技术与应用——以古城地区碳酸盐岩储层成岩演化为例

为了明确古城地区奥陶系碳酸盐岩储层的孔隙成因、恢复储层的成岩演化过程,在精细岩相学研究基础上,综合应用微区原位地球化学分析技术,针对不同期次、不同组构的碳酸盐岩成岩作用产物,开展了微区稳定碳、氧、锶、硅同位素及常量、微量、稀土元素分析,并探讨了碳酸盐岩储层的成岩流体性质及其对储层孔隙的影响。结果表明:不同期次成岩产物具有不同的地球化学特征,指示了古城地区奥陶系储层经历了准同生期海源流体、浅埋藏期继承性海水、中深埋藏期地层卤水及外源热液流体的地质作用;流体性质直接影响储层孔隙演化,其中外源酸性流体产生的溶蚀孔洞可有效改善储集性能。研究成果可为古城地区碳酸盐岩储层发育规律研究提供实验技术支撑。

印尼海区浮游有孔虫壳体Mg/Ca值的LA-ICP-MS原位微区分析

激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer,LA-ICP-MS)为更详细地探索微量元素在有孔虫方解石壳体中的分布提供了可能,也为有孔虫壳体Mg/Ca值测试提供了一种新的方法。利用LA-ICP-MS技术对擭取自印尼海区的11个钻孔顶部沉积样品中的多枚Globigerinoides ruber壳体进行了共173点位的激光剥蚀Mg/Ca值原位微区和深度分析,发现不同壳体、同一壳体不同房室以及同一房室不同部位之间,从壳壁外部到内部Mg/Ca值的变化是不同的。随后,将利用LA-ICP-MS获得的Mg/Ca值与利用常规测试手段获得的Mg/Ca值进行对比,结果表明利用LA-ICP-MS测试浮游有孔虫壳体Mg/Ca值,不但可以避免常规测试复杂的前处理过程,减少化学药品对实验人员健康的危害,也具有较好的准确度和可靠性。

微区原位普通铅同位素分析技术及其地质应用进展

应用激光剥蚀—多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)和二次离子质谱(SIMS)等分析技术进行微区原位普通Pb同位素分析是微区地球化学研究的重要内容之一。综述了矿物、熔体包裹体和沉积结核的微区原位普通Pb同位素分析技术及其地质应用的新进展。这些研究资料表明该分析技术在岩浆岩成因、沉积物物源示踪、地幔地球化学、古海洋学以及矿床学等的研究中提供了常规的全岩Pb同位素分析方法难以获得的重要信息,充分展示了该分析技术在地球科学研究中的应用前景。

二次离子质谱微区原位牙形石氧同位素分析及其在古海表水温记录中的应用

利用生物成因磷灰石的氧同位素信息能够重建古海水温度,尤其是牙形石,结合其在生物地层学上的研究,它的数据解释具有明确的古环境意义。牙形石微小的个体一直是其精确地球化学分析的限制因素。作为对牙形石微区原位氧同位素测试方法的探索研究,本文利用Cameca IMS--1280型二次离子质谱仪对牙形石进行了微区原位氧同位素组成测试,通过分析得到可靠的古表层海水温度(SST)记录,表明从晚二叠世到早三叠世SST存在明显的上升过程。相比常规Ag3PO4实验方法,牙形石微区原位氧同位素分析方法更加快速,而且能够有效避免牙形石易受到污染的部位,获得更为可靠的牙形石氧同位素组成的测定结果。

磷灰石Sr-Nd同位素的激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱微区分析

磷灰石是常见的副矿物,具有较高的Sr-Nd含量和较低的Rb含量,对其微区Sr-Nd同位素组成的准确测定可以为精细地质作用过程的探讨提供重要的地球化学信息。激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICPMS)具有分析速度快、分析精度高和空间分辨率高的特点,特别适合大量细颗粒磷灰石样品的Sr-Nd同位素分析,而同位素干扰的精确扣除和仪器质量歧视校正是原位微区分析准确获得Sr-Nd同位素比值的关键。本文利用LA-MC-ICPMS技术,综合最新发表的Kr、Rb、稀土二价离子及钙聚合物对Sr同位素的干扰扣除方法和Sm对Nd同位素的干扰扣除方法,对仪器的质量歧视进行了校正,建立了磷灰石原位Sr-Nd同位素分析方法。用此方法对一个磷灰石国际标准样品Durango和两个实验室标准Apatite 1和PE进行了详细的Sr-Nd同位素测定,结果表明,对Sr-Nd含量足够高的磷灰石样品可以准确地获得其Sr-Nd同位素组成,测试结果与文献报道值或热电离质谱(TIMS)测试值在误差范围内一致,Sr同位素的测试精度<0.015%(2SD),Nd同位素的测试精度<0.005%(2SD),达到了国际同类实验室水平;且三个磷灰石标准样品同位素组成较为均一,都是理想的原位Sr-Nd同位素分析参考物质。

矿物原位微区地球化学分析的研究进展及其地质应用

地球化学分析从分子级角度揭示元素及其同位素的迁移、富集和分散规律。随着近年来科技的发展,原位微区地球化学分析在地学领域得到了广泛而灵活的运用。通过运用激光剥蚀等离子质谱、二次离子探针等分析技术来对岩石中的矿物进行原位微区元素和同位素分析,能为示踪岩浆源区和沉积物源的物质组成、揭示岩石成因机制及探明和恢复古海洋环境等提供更精细的数据支撑。