石英中铝、钙和镁的纳米离子探针原位分析标准物质研究

石英胶结物是砂岩中重要的胶结物类型。用纳米离子探针(CAMECA Nano SIMS 50L)对石英胶结物中Al、Ca和Mg等重要微量元素进行原位分析,可为成岩作用研究提供重要基础依据。然而,由于缺乏相应的标准物质,一直不能对石英胶结物中Al、Ca和Mg进行研究。针对不均一的石英颗粒样品,文中采用细磨、混合、高温熔融(2000℃,6个小时)与快速冷却等措施,制作均一化的石英玻璃。经纳米离子探针验证,该石英玻璃中Al、Ca和Mg在亚微米尺度上是均一的,已能满足成岩作用研究的需要。随后,用电感耦合等离子体发射光谱和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱测定了石英玻璃中Al、Ca和Mg的含量。相对灵敏度因子分析显示,这些测试结果是协调、合理的。该均一化的石英玻璃可作为亚微米尺度Al、Ca和Mg原位分析的标准物质。

纳米离子探针分析技术及其在地球科学中的应用

纳米离子探针在显著提高空间分辨能力的同时,仍然保留了较高的质量分辨、灵敏度和分析精度.它已经成为物质成分分析的重要新平台,广泛应用于空间科学、地球科学、生命科学和材料科学等领域.通过小至50 nm的Cs^＋离子束扫描样品表面,它可以同时获得多达7个元素或同位素的高空间分布图像.利用法拉梯杯接收信号时,C,O和S等稳定同位素的分析精度可以达到0.3‰-0.5‰（1SD）.尽管这一精度与传统离子探针0.1‰的精度水平仍有差距,但是可以满足大部分的地球科学需求.中国科学院地质与地球物理研究所于2011年安装了中国第一台纳米离子探针（Cameca Nano SIMS 50L）,本文在其工作原理和分析功能的基础上,介绍基于这台仪器研发的分析方法,以及它们在地球科学中的潜在应用,包括矿物环带中微量元素分布、超高空间分辨（2-5μm）的Pb-Pb和U-Pb定年、磷灰石和硅酸盐玻璃的水含量和H同位素分析、金刚石和石墨的C同位素分析、碳酸盐的O同位素分析、硫化物的S同位素分析等.此外,为了方便国内地球科学研究者使用纳米离子探针,本文还介绍了样品制备的具体要求.

抗生素在土壤颗粒态有机质纳米尺度上空间分布的检测方法研究

抗生素等新型污染物的环境污染与风险问题日益引起关注,土壤有机质对抗生素有重要的富集作用,传统方法无法定量检测抗生素在土壤颗粒态有机质(particulate organic matter,POM)上的空间分布是由于难以区分有机质和抗生素中的碳分布。为了解决这一难题,本试验采用纳米离子探针技术结合稳定性同位素技术建立了抗生素在POM纳米尺度上空间分布的检测方法。本方法用水做包埋剂制作POM超薄冷冻切片,用睫毛笔转移POM切片至亲水性硅片上,优化NanoSIMS测试条件,使用Image J和插件MIMI Image等进行图像数据处理。使用本方法对抗生素在黄河三角洲地区土壤POM中的空间分布进行了检测,得出在纳米尺度上分布在POM表面的抗生素占94%,内部扩散占6%。本试验建立的检测方法为探究土壤有机质中其他类型的有机污染物分布特征提供了方法学基础。

矿物微-纳尺度硫同位素分析及在东营凹陷油气成藏的应用示范

黄铁矿等硫化物离子探针硫同位素分析已经广泛应用在成矿机理、古环境重建、大气环境硫源示踪及行星演化等研究中。纳米离子探针(CAMECA Nano SIMS 50L)的使用将硫化物硫同位素分析空间分辨率提升到微纳尺度(1μm~100nm),实现了分辨率1~2μm、精度0.5‰(1SD)的硫同位素点分析方法,分辨率100nm、精度1‰的硫同位素图像分析方法。为了进一步优化分析流程拓展纳米离子探针硫同位素的应用,本文系统比较了纳米离子探针微纳尺度硫同位素点分析方法、图像分析方法的各自特点及分析流程;并以东营凹陷北带沙四段黄铁矿为研究对象,联合采用了纳米离子探针硫同位素点分析和硫同位素图像分析手段,对黄铁矿微细结构进行分析,从而揭示了储层中黄铁矿成因及其油气成藏的指示意义。

纳米微粒找矿技术体系

纳米微粒找矿技术使用场发射电子探针、纳米离子探针、原子探针等对单一纳米微粒成分做定量分析,结合纳米微粒的形态、结构、聚合关系、超微观生态效应等预测隐伏矿床,能获得更精确的关于隐伏矿体信息。中山大学地球科学与工程学院曹建劲教授团队经过20年的工作,在30个矿床地表介质中发现3000多个与隐伏矿体有关的纳米金、银、铜、合金微粒以及铜、锂、、钼、钢、、锗、钼、铅、锌、稀土等元素的硫酸盐、氧化物、氯化物、碳酸盐的纳米微粒。通过对各类型矿床的研究,揭示了从隐伏矿体到地表纳米微粒成分和结构的变化规律。

基于共生金属硫化物硫同位素分馏程度约束热液活动温度:以川中下寒武统龙王庙组为例

硫循环及硫同位素(δ^(34)S)分馏研究对地表圈层的成岩作用具有重要意义,其中多种金属硫化物中硫同位素的分馏程度可以约束成矿热流体温度,进而作为地温计证据约束热液活动。四川盆地龙王庙组储集层内的热液改造影响着该储集层的非均质性,本研究着重讨论目的层中与热液成因白云石所伴生的黄铁矿(FeS_(2))-黄铜矿(CuFeS_(2))成矿现象:基于详尽的岩石学证据,应用纳米二次离子探针(NanoSIMS)对金属硫化物内部硫同位素分布进行测定,并基于热力学驱动下的硫化物间平衡分馏程度计算其成矿温度,进而约束层段内热液活动过程。研究发现:(1)微区硫同位素分布显示黄铁矿(FeS_(2))与黄铜矿(CuFeS_(2))沉淀过程中不仅存在热力学分馏,还存在动力学分馏现象,其中动力学分馏程度可以达到40.1‰,应用NanoSIMS微区测定手段可以有效剔除动力学分馏数据影响,获取热力学平衡分馏数据;(2)黄铁矿(FeS_(2))与黄铜矿(CuFeS_(2))成矿过程或利用不同的硫源,其中黄铁矿沉淀主要利用下覆筇竹寺组硫源(近似等于未经热化学硫酸盐还原作用[TSR]改造固体沥青δ^(34)S值),存在约2.4‰~2.9‰程度的分馏,指示其成矿流体温度为98.2~135.0℃,而黄铜矿沉淀主要利用目的层地层水中的硫源(近似等于碳酸盐晶格硫酸盐的δ^(34)S值),成矿温度计算结果无实际意义;(3)黄铁矿的成矿温度指示目的层中断裂—热液活动始于生油高峰阶段,并在后期埋藏过程中持续活动,形成目的层中具较高均一温度的铁白云石沉淀现象。

等离子体纳米探针在细胞成像中的应用

贵金属纳米材料具有局域表面等离子共振效应,由于其独特的物理、化学和光学性质,在纳米光子学、化学传感、靶向放射治疗、生物成像等领域得到日益广泛的应用。通过调控等离子体纳米颗粒的组成、形貌和尺寸,可以得到性质各异的散射光探针,并利用暗场显微镜对其进行观测。与荧光探针相比,等离子体纳米探针具有灵敏、稳定的优势,适合活细胞成像和对单个探针进行实时追踪。本文介绍了适用于暗场显微成像的等离子体纳米探针的最新进展;总结了其在观测细胞膜受体分布、原位检测细胞内各类生物分子、追踪胞内转运过程等方面的应用;并对暗场细胞成像的前景进行了展望。

国内外航天动态

国内动态我国科学家发现嫦娥五号月壤矿物中存在高含量的水近日,中国科学院地球化学研究所科研团队针对嫦娥五号月壤样品开展了研究,通过红外光谱和纳米离子探针分析,发现嫦娥五号矿物表层中存在大量的太阳风成因水,估算出太阳风质子注入为嫦娥五号月壤贡献的水含最至少为170ppm.结合透射电镜与能谱分析,揭示了太阳风成因水的形成和保存主要受矿物的暴露时间,晶体结构和成分等影响。