大别山黄土岭麻粒岩中锆石LAM-ICP-MS微区微量元素分析和Pb-Pb定年

阴极发光显微图像显示,大别山黄土岭麻粒岩中的锆石有多期生长的复杂结构,包括古老的残留锆石、原岩中的岩浆锆石、扇形和面形分带的变质锆石及后期退变质锆石.利用激光等离子体质谱技术对不同区域锆石进行了微区微量元素分析和Pb-Pb定年.扇形和面形分带锆石具有低Th和U含量及Th/U比值,稀土总量低,明显的Eu负异常、重稀土相对亏损和分异小等微量元素特征.这两种类型锆石的稀土元素配分模式中明显的Eu异常及重稀土相对亏损和分异小,表明这两类变质锆石与长石和石榴石平衡共生,形成于麻粒岩相变质阶段.原岩的岩浆锆石则具有典型的壳源锆石的微量元素特征(Th,U,Th/U比值及稀土总量高,稀土总量变化范围大,重稀土明显富集等).12个麻粒岩相变质锆石分析点的207Pb/206Pb年龄平均结果为2154±26 Ma(MSWD=3.8).5个原岩岩浆锆石的分析点给出了2741±22Ma(MSWD=1.4)的207pb/206pb年龄.这一结果表明,该样品原岩形成时代为晚太古代(2741±22 Ma),麻粒岩相变质作用发生在2154±26 Ma.该样品中还发现有约3.4 Ga的残留锆石,证明该地区存在古太古代的陆壳物质.对锆石进行微区定年的同时进行微区微量元素分析,会对锆石不同区域的形成环境及不同区域获得年龄的解释提供重要的地球化学制约.

基于同步辐射μXRF的烧结烟尘微量元素测定与相关性分析

本文采用同步辐射X射线荧光光谱微区分析法(μXRF)对铁矿烧结烟尘进行多元素分析,得到16个元素(Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Ag、As、Hg、Na、K、Rb、Cs、Ca、F、S、Cl)的特征峰强度,分别构建出各元素相对强度的微区二维空间分布图;并采用主成分分析(PCA)对所选元素进行降维分类,进而降低利用相关性分离原理进行各元素分布特征解析时的难度。研究发现,部分元素间存在很强的相关性,第一主成分中Fe和Mn相关性系数达到0.807,第二主成分中Cu、Zn和As之间相关性系数在0.651~0.664之间。根据元素之间的线性相关关系可建立起宏量元素与微量元素之间的关系,有望预测烧结烟尘中主要有价元素、毒害元素分布特点,为铁矿烧结烟尘中微量元素的分析提供借鉴与参考。

LA-ICP-MS在锆石微区微量元素分析中的应用

采用UP 213 Nd:YAG固体激光剥蚀系统和X Series 2型ICP-MS,以NIST610为外标,Si为内标,分析了3个不同标准锆石样品GJ-1、Pleovice和Qinghu中元素的组成和分布。建立的方法分析USGS玄武岩标准玻璃样品BCR-2中的34种元素时,分析结果相对误差<10%的有22种元素,>25%的只有2种元素,相对标准偏差<10%的有31种元素。3个不同标准锆石样品微量元素测定结果表明:各锆石样品的微量元素变化范围较大,从Hf在Pleovice锆石样品中的最高值26 099μg/g到La在GJ-1样品中的最低值0.007 7μg/g,相差可达7个数量级;总体上Qinghu锆石样品中的各元素含量都明显高于GJ-1和Pleovice样品;3个锆石样品的稀土元素球粒陨石标准化曲线也显示了不同的轻重稀土元素分异和Ce、Eu的富集异常;但对于单一锆石,其配分模式相似,这同时也表明所测数据的准确性。

应用X射线微区分析方法测定古白皮松针叶细胞中的微量元素

本文应用电子探针X射线微区分析技术研究了古白皮松衰老与叶肉细胞中某些矿质营养元素之间的关系,实验结果表明:随着树木的衰老、衰弱,细胞中的营养元素K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn的含量明显降低,衰弱树中叶绿体有明显的缺钾特征,特弱树中有Fe的积累。

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。

煤灰渣中显微组分微量元素的微区分析

煤燃烧以后，许多有毒性的微量元素富集在煤灰渣中，如处理或利用不当，就有可能造成污染。因此，研究这些毒性元素在煤燃烧产物中的分布规律，对防治由此引起的环境问题，具有重要的理论和实际意义。本文首次尝试运用扫描电子显微镜分析了煤灰渣的各主要显微组分中微量元素的分布特征，结果表明，Ｐｂ，Ｓｅ，Ａｓ，Ｚｎ等挥发性强的元素随玻璃微珠粒度变细有浓度增加趋势，粗微珠与实心微珠则Ｂａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｔｉ等造岩元素浓度较高；磁珠组成复杂；碎屑石英显得较干净。有机组分中未燃煤粒的元素组成有复杂化倾向，而未熔炭、结构炭、空心炭和网状炭等残炭随燃烧程度的增高，Ａｓ、Ｓｅ、Ｐｂ、Ｓ等挥发性元素浓度降低或检测不出。

汉诺坝辉石岩包体中单斜辉石的微区微量元素组成特征及其地球动力学意义

本文对来自汉诺坝玄武岩中的三类辉石岩包体的单斜辉石(Cpx)利用LA-ICP-MS进行了原位微区微量元素分析研究。金云母单斜辉石岩中的单斜辉石具有低Cr、Co和Ni,高CaO、Zr、Hf、Ta和LREE特征,并且具有较低的Mg#,反映金云母单斜辉石岩可能是经受了后期交代作用的地幔岩浆堆晶产物。尖晶石二辉橄榄岩中的石榴辉石岩脉体中的Cpx具有高 Na,O低CaO特征,其Ti、Zr、Hf、Y含量明显高于其它石榴辉石岩Cpx中的含量,反映了石榴辉石岩脉体可能是富Na硅酸盐熔体与地幔尖晶石二辉橄榄岩反应的成因。部分石榴辉石岩包体的Cpx具有特征的La富集或微量元素(如Zr、Hf、Ta、Li、P、 REE等)环状对称分布特征,暗示华北克拉通北缘可能存在多期次地幔交代富集作用。通过对同一Cpx颗粒中的流体包裹体密集区和干净区域的对比研究,发现Cpx中的流体包裹体不仅富集LILE和LREE,而且HFSE中的Nb、Ta、Zr和P也具有明显的富集特征,LREE和HFSE未发生明显分异,这可能暗示地幔交代流体中含有少量的络阴离子(如F-和Cl-等)。

大型离子探针分析熔体包裹体微量元素组成

熔体包裹体是矿物在结晶过程中捕获的岩浆小液滴,记录了岩浆起源和演化等重要信息。本研究利用CAMECA IMS 1280-HR型SIMS,建立了25个熔体包裹体微量元素的分析方法。使用O_2^-一次离子束轰击样品表面,束流4～10 nA。一次离子束在样品表面的束斑直径为20～30μm。五个地质玻璃标样(NIST612、BHVO-2G、BCR-2G、TB-1G和GSD-1G)的分析结果显示,分析精度和准确度与元素单位电流信号强度存在显著相关关系。单位电流信号强度大于12 s^(-1)的元素分析精度优于10%,单位电流信号强度小于12 s^(-1)的元素分析精度优于15%(Er和Lu的分析精度优于20%)。所有元素分析结果与推荐值的偏差小于20%。使用本方法对来自夏威夷玄武岩中的熔体包裹体进行了微量元素分析,分析结果与全岩数据有较好的一致性。另外,为方便数据处理,本研究采用MATLAB编写了SIMSTraElement程序包,可以对SIMS测试的微量元素数据进行快速便捷的处理。

磁铁矿中微量元素的激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱分析方法探讨

微区原位分析提供了固体物质的元素及同位素组成的空间分布信息,有利于解决不同的地质问题、环境问题和工业方面的问题。磁铁矿中微量元素地球化学组成有助于研究成矿时的物理化学条件和示踪新的矿床。本文建立了利用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析磁铁矿中微量元素的方法,探讨了选择必要的分析元素,选择合适的内标、外标,选择恰当的束斑大小等方法。以LA-ICP-MS分析澳大利亚Ernest Henry IOCG矿床磁铁矿中微量元素的方法为例,采用NIST SRM 610作为外标,Fe作为内标较为合理;正常情况下采用32～60μm的激光束,但对于个别样品中磁铁矿颗粒较小,可以考虑使用较小的激光束(24μm或16μm);为消除质谱干扰,Ti选择测量49Ti,Cu选择测量65Cu,Sn选择测量118Sn。

河北金厂峪金矿床黄铁矿微量元素分析

金厂峪金矿位于河北省迁西县境内,是我国冀东金矿成矿带中规模最大的金矿床,也是全国知名的大型金矿床之一。前人对本矿床做了大量的地质工作,矿床成因仍存分歧。原位分析技术的不断提高,矿物原位LA-ICP-MS微量元素分析成为近几年解决矿床疑难问题最流行的手段之一。文本通过对金厂峪金矿床主成矿期黄铁矿微量元素开展微区原位实验分析工作。

铅锌矿床中微量元素富集及关键测试技术研究新进展

铅锌矿床中微量元素的富集特征、富集机制及对矿床成因指示是当前矿床学研究的热点之一。对铅锌矿床微量元素富集及关键测试技术研究新进展进行了综述,指出:①富集微量元素的铅锌矿床不仅分布于古陆边缘,造山带也是有利的构造背景;②不同成因类型铅锌矿床所富集的微量元素种类和含量不同,元素组合、含量及比值可以指示矿床成因;③微量元素以类质同象、固熔体、微细矿物包裹体形式甚至是独立矿物形式存在于闪锌矿和方铅矿中,富集过程受扩散速率、结晶温度、氧化还原条件、硫逸度、成矿物质和成矿流体等物理化学条件控制;④硫化物LA-ICP-MS微区分析能精确测定硫化物中微量元素的含量,了解其赋存状态,可为铅锌矿床成因研究提供微观证据。最后指出微量元素研究过程中要加强LA-ICP-MS原位微区测试技术的应用,并与宏观矿床地质特征研究相结合。

小秦岭金矿田桐沟金矿床黄铁矿微量元素组成及其成因意义

位于华北克拉通南缘的小秦岭金矿田是中国第二大黄金产地,其矿化类型以石英脉型为主。桐沟金矿床是小秦岭金矿田内典型石英脉型金矿床,其成矿过程可分为4个阶段:黄铁矿-石英阶段(Ⅰ)、石英-黄铁矿阶段(Ⅱ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅲ)和石英-碳酸盐阶段(Ⅳ)。矿石矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、自然金。此外,还发育碲铋矿、碲铅矿等与金共生的碲化物。主要的矿石矿物黄铁矿可分为3个世代(Py1、Py2和Py3),分别对应前3个成矿阶段。黄铁矿原位微区LA-ICP-MS微量元素分析结果显示:各世代黄铁矿中普遍贫As,Py1中Au、Ag、Te和Bi含量较低且常低于检出限,Py2和Py3中Au、Ag、Te和Bi含量则显著升高且含量差异较大。碲化物特征及黄铁矿微量元素组成表明:Ⅱ、Ⅲ成矿阶段是主要矿化阶段,Py2和Py3中Au与Te、Bi存在显著的正相关关系,指示金矿化与Te、Bi关系密切。Te、Bi的异常富集,指示了成矿流体可能来自深部岩浆的脱挥发分或地幔脱气作用。

电子显微镜微量元素测定法

电子显微镜微量元素测定法周涛江维克①（贵州康运药业有限公司贵阳５５０００２）近年来，电镜Ｘ射线微量元素分析技术（简称微区分析法），使生物薄式样的定量分析技术在医学和生物学领域中得到越来越广泛的应用［１］。这项技术的独到之处在于能将超显微结构区域与元素...

激光剥蚀等离子质谱微区分析在固体地球科学中的应用进展

当前分析化学技术正向着痕量微区方向发展。这使得我们能够用更小更少的样品直接得到更多的地球化学信息。在诸多微区测试技术中,激光剥蚀等离子质谱(LA ICPMS)技术发展最快。其地质应用较广,激光探针等离子体质谱能够进行固体样品的微区微量元素和同位素的分析,具有灵敏度高、简便、快速的特点,同样具有在同位素定年上的潜力。近年来又研制出激光剥蚀多道接收等离子质谱(LA MC ICPMS)仪,使得微区同位素分析开始了新的革命。而多种微区技术综合应用为近几年分析地球化学新的趋势。

一个新的矿物面扫描分析方法开发和地质学应用

LA-ICP-MS面扫描分析近些年来发展的新兴技术,相对于其他面扫描仪器,其具有样品制样流程简单、仪器购置和分析成本低、分析时间短、检测限低、多元素表面分析(<5μm)、近乎无损等分析优势,在地球科学和生物学领域有着大量的应用。本文系统介绍了作者应用Photon Machines激光剥蚀系统与安捷伦ICP-MS新开发矿物元素面扫描分析方法。该方法基于近些年来开发的双室样品仓技术和Matlab软件,通过自主开发的LaIcpMsSoftware(LIMS)进行数据处理来完成的。本次研究开发的激光面扫描分析技术可以在短时间内(2小时)分析3mm×3mm区域,并同时给出多组元素(包括稀土元素等)在二维平面的分布特征。论文详细描述了LIMS工作原理和特点,相对于国外同类型软件,LIMS具有操作简单,并具有多种数据显示模式和剖面切割展示,元素比值面分布分析等优势,便于后期数据分析与解译。同时,还展示了对斜长石、白钨矿和石榴子石进行面扫描分析的初步结果。研究表明,通过LA-ICP-MS面扫描,可以获得比点分析更为准确的元素分布特征,并能够更为直观的展示不同元素在矿物分布特征和相关关系,更好的开展矿物地球化学研究。

CCSD榴辉岩折返过程中短时增温作用的微量元素记录

利用LA-ICP-MS对中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔部分榴辉岩进行的单矿物微区微量元素空间剖面研究,发现主量元素组成均一的石榴石和绿辉石具有明显的微量元素组成分带.石榴石边部表现出明显的中稀土元素(MREE)富集特征,绿辉石边部显著富集所有稀土元素(REE),磷灰石边部则富集重稀土元素(HREE)而低轻、中稀土元素.结合微量元素在榴辉岩各主要矿物中分配系数随温度、压力变化的实验研究,石榴石、绿辉石和磷灰石中的微量元素组成分带应反映榴辉岩在折返过程中可能经历的快速增温过程.

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。

飞秒激光-电感耦合等离子体质谱联用系统及固体地球科学应用

中国科学院广州地球化学研究所组建了一套飞秒激光–电感耦合等离子体质谱分析系统(fsLA-ICPMS),该系统由应用光谱公司J200 Tandem QX 343 nm飞秒激光联合赛默飞世尔科技公司iCAP RQ电感耦合等离子体质谱仪组成。通过对飞秒激光硬件和软件进行改进和优化,fsLA-ICPMS分析系统可以全面运行,主要应用于矿物原位微区微量元素分析、矿物二维元素成像分析和高精度矿物原位微区U-Pb定年分析。本研究通过前期条件实验,对fsLA-ICPMS分析系统的分析精度和仪器稳定性进行评估:①在矿物原位微量元素分析方面,对5个不同岩性MPI-DING玻璃中36个微量元素进行分析,结果表明,绝大部分微量元素(含量>1μg/g)测量数据具有较高的稳定性(相对标准偏差RSD<5%)和较好重现性(与推荐值相对偏差RD在±10%以内);对山东烟晶石英标样中Li、Al、Fe、Mn、Ti、Ga和Ge等7个微量元素的分析结果显示,Li、Al、Ti和Ge含量较高(>1μg/g),多次分析信号稳定性较好,RSD<10%,RD在±10%左右,而较低含量的Mn、Fe和Ga数据稳定性相对较差(RSD=20%~40%);②在矿物微区二维元素成像分析方面,选择1颗Plešovice锆石开展多元素含量面扫分析,锆石Sc、Y、Gd、Th、Pb等微量元素具有明显的核–幔–边含量差异,核部具有1颗成分截然的细粒矿物包体;③在矿物原位U-Pb年代学分析方面,分别对副矿物(锆石、榍石、磷灰石)、矿石矿物(褐帘石)和热液蚀变矿物(钙铁铝榴石)开展U-Pb年代学分析,结果显示这些矿物U-Pb同位素年龄都展现出较高的分析精度(内部精度最好可优于0.3%)和准确度。

高温熔融研制岩石标准玻璃方法初步研究:以玄武岩为例

探索了利用高温炉合成玄武岩玻璃制作原位微区主微量元素含量分析的标准物质的实验条件。选取玄武岩标准物质GBW07105(GSR-3)进行高温熔融、淬火实验研究,获得玄武岩玻璃,为合成其他地质样品微区分析标准参考物质的研制提供了参考方法。用激光剥蚀-四极杆等离子体质谱(LA-Q-ICPMS)对样品微区46个主元素和微量元素进行了分析。结果表明,制成的玄武岩玻璃在微区主元素和微量元素均一性好,精密度均优于10%,可作为微区分析的内部标准物质。在36个微量元素中,LA-Q-ICPMS分析测定值与本研究化学法得到的测定值之间的相对偏差均优于10%。研究建议对GSR-3部分元素的标准值进行修正。