激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱准确测定锆石中钛的含量

外标物质及内标元素的选择是激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)准确测定元素含量的关键因素之一。文章选用玻璃标准参考物质NIST 610、GSE-1G、BHVO-2G、BCR-2G、ATHO-G、KL2-G和T1-G作为外标,Si或Zr作为内标,对锆石M257中的Ti进行LA-ICP-MS微区原位测定。结果显示,选择Si或Zr作内标,采用BCR-2G、ATHO-G、KL2-G和T1-G作外标时,Ti含量测定值与参考值之间差异均较大,因此它们不适合作外标物质。采用BHVO-2G作外标和Si作内标,NIST 610作外标和Zr作内标,Ti含量测定值与参考值之间的差异均小于4%,因此BHVO-2G和NIST 610可有条件地作为外标物质。选择Si还是Zr作内标,GSE-1G作外标时,Ti含量的测定值与参考值之间的差异均小于3%,说明GSE-1G是较为合适的外标物质。选用GSE-1G作为外标,Si作内标,对5个标准锆石中的Ti含量进行了测定,结果显示,Ti元素在锆石91500中分布不均匀,而在锆石GJ-1、M257、PENGLAI和MUDTANK中分布均匀。在Ti元素分布均匀的GJ-1、M257、PENGLAI和MUDTANK等4个锆石中,由于Ti的含量均小于5μg/g,不适合作为锆石中Ti元素测定用的外标物质,但可作为测定时的质量监控样品。     

低温高压榴辉岩锆石Ti温度计的有效性

为了探讨锆石的Ti温度计对于低温高压（超高压）榴辉岩的适用性,利用前人版本的温度计对北祁连和西天山4个典型低温高压（超高压）榴辉岩中的锆石进行了温度计算.结合其他地区高压/超高压榴辉岩锆石文献数据,发现对于低温变质锆石,Ti温度计得到的结果普遍高于其他温度计算方法,最高可达到58%.虽然温度是控制锆石中Ti含量的主要因素,但是其他因素（例如压力、SiO₂和TiO₂的活度,锆石中的晶格缺陷、其他微量元素替代、锆石的不平衡生长和变质流体活动）也会影响锆石Ti温度计的计算结果.研究认为,在锆石重结晶和再生长过程中,流体活动可能是造成锆石Ti温度计计算结果偏高的主要原因.      

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。     

金红石Zr和锆石Ti含量地质温度计

作为近年来新提出的两种单矿物微量元素温度计(金红石Zr含量温度计和锆石Ti含量温度计),由于其简单实用,一经提出便引起了广泛注意,许多研究者尝试将温度计应用于各种不同类型的岩石中。到目前为止每种温度计都存在几个不同的计算公式、这些公式的适用范围和适用的地质情况目前已有统一认识,但是对于所测定温度的地质意义还存在争议。在对变质岩中金红石Zr含量温度计的应用研究中,一部分研究者发现这个温度计所得到的温度与造岩矿物阳离子配分温度计相吻合,因此可以指示峰期变质温度。然而,在对大别-苏鲁造山带超高压变质岩的研究中发现,金红石Zr含量温度计得到的温度比峰期变质温度明显偏低。通过对比国内外的研究分析,认识到不仅压力、活度、元素扩散、流体作用的参与导致的退变反应可能致使微量元素温度计所记录的温度偏低,而且矿物的不同生长世代或生长介质的不同都可能致使微量元素温度偏低。因此,在应用地质温度计时,要结合样品的岩相学、矿物包裹体和微量元素、U-Pb体系定年等方面予以综合考虑,并对矿物的形成环境和形成世代加以限定,从而为合理解释矿物中微量元素的分配及其记录的温度信息提供有效制约。     

金红石微量元素电子探针分析

金红石电子探针微量元素分析一般以人工合成的氧化物来作为监测标样,尚较缺乏对金红石标样进行系统地测试分析。本文运用CAMECA SXFive电子探针对金红石标样R10进行微量元素分析,根据金红石中主要微量元素在地质学中的应用,本次共分析了Al、Si、Ti、Fe、Cr、Zr、V、Nb、Ta等9个元素,Ti、Si元素作为本次分析的监测元素。本文通过调整加速电压和电流、背景和峰值测试时长以及干扰谱峰处理等来提高微量元素分析精度和准确度。分析结果显示,其中,Zr(780±29×10~(-6))(1SD,n=25)、Nb(2799±66×10~(-6))、V(1276±33×10~(-6))、Fe(4309±34×10~(-6))、Cr(718±31×10~(-6))的分析结果与二次离子质谱(SIMS)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)的推荐值在误差范围内一致。大部分元素数据波动范围在10%以内,V、Fe元素的数据波动范围仅在5%以内。V、Nb和Fe测试精度比前人电子探针分析结果有较大提高。金红石Zr测试误差传递给金红石Zr温度计给出的温度误差一般22℃。本文还对金红石Zr温度计应用、提高Ta元素分析精度和准确度、金红石Fe~(3+)分析等问题进行了探讨。     

锆石环氧树脂靶表面形貌特征及对LA-ICP-MS分析影响研究

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）是目前锆石研究常用方法之一,该法普遍采用环氧树脂靶为载体,对锆石环氧树脂靶表面形貌及平整度影响进行研究,有助于评估其制作工艺以及LA-ICP-MS锆石分析的准确性。本次研究采用原子力显微镜（AFM）对锆石环氧树脂靶表面进行形貌分析,并通过分析和对比193nm激光不同剥蚀模式和不同剥蚀条件下的锆石表面形貌,研究锆石表面形貌及平整度对LA-ICP-MS锆石分析的影响;同时实验采用氩离子抛光技术对锆石环氧树脂靶进行二次抛光,并探讨该技术对锆石环氧树脂靶影响。实验结果表明本次靶中表面总体平整性较好但存在细微的不平,锆石表面存在程度较小（几至几十纳米的不等）的擦痕,锆石颗粒边缘与靶面存在高差和间隙;而通过研究后认为锆石表面细微的不平对于分析的影响小于能量密度、频率、移动速率等其他激光参数的影响,对分析准确性的影响较小。实验分析并对比了锆石和玻璃标准等不同基体的线扫描形貌,发现其剥蚀深度以及剥蚀形貌存在差异,相同剥蚀条件下线扫描剥蚀深度：NIST610 > CGSG系列 > 锆石91500。经氩离子二次抛光后锆石样品表面擦痕不明显,但可能会对锆石造成损伤等影响。本次研究认为锆石环氧树脂靶表面总体平整性较好,锆石表面细微的不平对分析准确性的影响较小,不同基体的线扫描形貌研究则为LA-ICP-MS锆石及其他分析提供了参考,而氩离子抛光技术对LA-ICP-MS分析的影响及应用还有待进一步的研究。     

锆石微区原位同位素和微量元素测定的新进展

文章简述了二次离子探针质谱(SIMS)、激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)和激光剥蚀多接受等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)等3种锆石微区原位同位素和微量元素测定方法的原理和优缺点;针对U-Pb定年、铪同位素、锂同位素、多种元素的同时测定,以及仪器改进、测试方法创新、标样研发等方面的新进展进行了评述。     

地幔流体及其成矿作用

高灵敏度、高精密度、低检出限、多元素同时检测并可提供同位素组成比值信息的等离子体质谱与高空间分辨率的紫外激光采样技术结合 ,可定量地测定单个流体包裹体中常、微量元素含量 ,为成矿流体的研究提供了一个新的研究手段。文中简要地介绍了激光剥蚀电感耦合等离子体质谱 (LA ICP MS)分析仪器的发展 ,结合实验室的研究工作 ,就激光剥蚀池的设计、单个流体包裹体的剥蚀方法、元素的分馏效率、定量校正技术及其在成矿成因物理化学机制研究中的应用等进行评述 ,并阐述单个流体包裹体元素组成的LA ICP MS分析技术存在的局限和发展趋势。     

LA-ICP-MS锆石U-Pb定年实验流程的建立及其在滇西剑川正长岩锆石年代学中的应用

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术,能够快速、精确地测定矿物的同位素信息,是锆石U-Pb年代学最常用的定年方法之一.应急管理部国家自然灾害防治研究院同位素热年代学实验室利用RESOlution SE型193 nm准分子激光器和Agilent 7900型四级杆电感耦合等离子质谱仪联机,成功建立了锆石U-Pb原位定年方法.对91500、GJ-1、Ple?ovice、Qinghu和蓬莱5个标准锆石样品开展了详细的U-Pb定年研究,均获得了与国际推荐值在误差范围内一致的结果,表明本实验室建立的实验流程准确可靠,可以实现较老到较年轻锆石U-Pb年龄的精确测定.实验室运用新建立的方法对滇西剑川正长岩进行了锆石U-Pb年代学测试,结果表明该岩体形成于35.7±0.2 Ma,属晚始新世,与SIMS锆石U-Pb定年结果一致.研究发现剑川正长岩中存在晚三叠世-新元古代(220～860 Ma)的继承锆石,表明岩浆物质来源的多元性.综合前人研究,剑川正长岩是金沙江碱性岩带向青藏高原东南缘的延伸,可能形成于晚始新世高原隆升后岩石圈伸展的构造背景.     

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.     

无机多元素现代仪器分析技术

本文重点介绍地质领域目前广泛应用的无机多元素现代仪器分析技术,包括电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)、原子吸收光谱(AAS)、原子荧光光谱(AFS)、电子探针分析技术和共享平台的建立、激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)微区原位分析技术以...     

人工合成锆石Lu-Hf同位素标样方法研究

研究了人工合成锆石并加入微量元素的实验方法和条件。人工合成锆石是以氧化锆和硅酸锂为原料,以钼酸锂和氧化钼为助熔剂,并加入其他元素如Hf、Lu、Yb、U、Th、Pb等元素,充分混匀后转入带盖铂金坩埚中,在高温马弗炉中连续加热生长形成锆石晶体。利用激光剥蚀系统与电感耦合等离子体质谱技术分析了合成锆石晶体中微量元素含量和Lu-Hf同位素组成,结果表明合成锆石晶体中Lu、Yb、U、Th、Pb等微量元素含量不均一,而Hf的含量和Lu-Hf同位素组成有很好的均一性。     

LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术

利用激光多接收等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)技术对30～1 065 Ma的系列锆石进行了详细的定年研究.包含离子计数器的多接收系统使得不同质量数的同位素信号可以同时静态接收,并且不同质量数的峰基本上都是平坦的,进而可以获得高精度的数据,均匀锆石颗粒207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U比值的测试精度(2σ)均为2%左右,对锆石标准的定年精度和准确度在1%(2σ)左右;不同质量数同位素信号的同时静态接收使得剥蚀时间缩短,剥蚀深度变浅,相比LA-ICP-MS方法,提高了激光剥蚀的空间分辨率.对5个锆石标准和2个实际样品的测试表明,206Pb/235U年龄测定误差在1%(2σ)以内,定年结果在误差范围内与前人报道值完全一致,测试精度达到国际同类实验室先进水平.     

激光剥蚀-扇形磁场电感耦合等离子体质谱法同时测定锆石U-Pb年龄和微量元素含量

激光剥蚀-扇形磁场电感耦合等离子体质谱(LA-SF-ICP-MS)具有高灵敏度特征,被广泛应用于锆石等含U矿物原位微区U-Pb定年研究,但磁偏转式质量分析器的使用导致该质谱仪扫描速度相对较慢,可能影响U-Pb同位素与其他关键微量元素的同时采集。本文通过优化仪器信号稳定性和实验方法,对目前常用的7种锆石U-Pb标准样品进行U-Pb定年和Ti、REEs、Hf等关键元素同时定量分析,探讨了多元素同时分析方法的可行性及对于U-Pb定年结果的影响。实验结果表明,相对于LA-SF-ICP-MS仅检测U-Pb同位素方法,同时开展多元素含量检测可能会使U-Pb同位素信号强度稳定性下降,导致单点U-Pb年龄结果误差及离散程度增大。与仅测定U-Pb同位素年龄的测定结果相比较,根据不同锆石样品中U-Pb同位素含量高低,多元素同时检测获得分析点的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄和²⁰⁷Pb/²³⁵U年龄变化范围不同程度地增大,其中²⁰⁷Pb/²³⁵U年龄受影响明显,单点^207<...     

黑云母温度计能否用于估计花岗质侵入岩的结晶温度？

为了探讨黑云母温度计是否适用于估计花岗质侵入岩的结晶温度,汇编了国内外典型花岗质侵入体的岩石化学和矿物化学数据,利用Henry等(2005)的黑云母Ti饱和温度计、Li 和Zhang (2022)的黑云母全组分温度计估算了岩浆温度,并与Shao等(2020)的锆饱和温度计估算结果进行了对比。结果表明,黑云母Ti饱和温度计估算的温度比锆饱和温度计和黑云母全组分温度计低50~200℃,因此认为黑云母Ti饱和温度计并不适用于估算花岗质侵入岩的结晶温度,而黑云母全组分温度计可以复现S型和I型花岗岩的锆饱和温度计结果。     

微束面扫描分析对比

<正>原位微区微束分析技术提供了固体物质的元素及同位素组成的空间分布信息,已在地质、环境、考古和材料科学等领域获得了重要的应用。现有的原位微区微束分析技术包括电子探针,同步辐射,全反射微区分析,激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱等。原位微区微束分析技术包括点分析和面扫描两种重要的技术,对于点的分析目前相对比较成熟,而对微束面扫描,目前仍存在一些问题。本文拟就地球科学中常用的三种微束(电子探针EMPA、激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱LA ICP-MS和X     

高压超高压变泥质岩适用的地质温压计评述

高压超高压变泥质岩形成温压条件及p-T演化轨迹是高压超高压变质作用研究的重要内容。本文介绍了高压超高压变泥质岩适用的几种地质温压计,包括石榴子石-多硅白云母Fe~(2+)-Mg交换温度计、石榴子石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、硬绿泥石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、多硅白云母Si含量压力计、金红石Zr含量温度计、榍石Zr含量温压计、锆石Ti含量温度计、石英Ti含量温度计以及氧同位素温度计,并对上述温压计的适用条件及使用时的注意事项做了简要评述。     

西藏巴嘎拉东铅锌矿床黑云母花岗岩锆石U-Pb年龄、微量元素组成及地质意义

巴嘎拉东铅锌矿床位于冈底斯弧背断隆带东段,研究程度较低,尚未开展成岩成矿年代学研究。本文选取该矿床黑云母花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和微量元素组成测试,并利用锆石Ti温度计方法获得锆石结晶温度。结果表明,黑云母花岗岩锆石均为典型岩浆成因锆石,14个测点得到的锆石206Pb/238U加权平均年龄为129.1±2.3 Ma(MSWD=1.5),岩体侵位于早白垩世中期,与前人获得的该期岩浆侵位年龄一致。锆石ΣLREEs=13.21~530.28μg/g,平均值61.90μg/g,ΣHREEs=849.16~3981.54μg/g,平均值1826.91μg/g,具有轻稀土亏损、重稀土富集的左倾配分模式;δCe=1.20~701.77,δEu=0.01~0.12,表现出明显的铈正异常和铕负异常特征。锆石Ti含量分布在0.60~7.40之间,结晶温度范围为593.9~795.3℃,平均温度724.3℃,一定程度反映了成岩温度。可以推断,巴嘎拉东黑云母花岗岩可能形成于班公湖—怒江洋闭合后的碰撞造山挤压阶段,黑云母花岗岩形成时代的厘定代表了成矿时代的上限,为区域上同时代铅锌矿找矿勘查提供了重要依据。     

江汉盆地河流碎屑锆石U-Pb年龄特征及其对物源研究的启示

江汉盆地位于扬子板块北部,是长江演化研究的关键地区.锆石是河流沉积物中常见的副矿物,其U-Pb年龄谱对比被广泛用于物源示踪研究,但在江汉盆地还未系统研究.本文利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)分别对江汉盆地12条流入河流进行了922颗碎屑锆石U-Pb年龄分析,结合多维判别图(MDS)和已报道的河流碎屑...     

193nm波长脉冲激光剥蚀地质样品的剥蚀速率变化规律

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术广泛用来测量固体样品中的微量元素及同位素比值。然而在缺乏基体匹配校准条件下,发生在激光剥蚀过程中的元素分馏效应使得通常采用外标结合内标的方法很难准确量化待测元素的含量。不同岩石/矿物材料自身密度、表面张力、内部结构、元素成分等物理特性不同,对同一波长激光的吸收系数、反射系数、消光长度不同,导致相同实验条件下的激光对不同岩石/矿物剥蚀速率不同、剥蚀物体积不同、剥蚀后形成气溶胶粒子总数及粒径分布规律不同、在ICP中粒子化程度和效率也不同,最终待测元素分馏效应不同。建立了聚焦脉冲激光剥蚀不同基体材料动态物理模型,理论分析了激光脉冲宽度和能量密度对剥蚀速率影响的物理机制。采用193 nm波长的脉冲激光剥蚀不同地质标样NIST 614、NIST612、NIST610、BHVO-2G、BIR-1G、BCR-2G、橄榄石、石榴石、锆石。激光脉宽15 ns、束斑直径60μm、能量60 m J、频率8 Hz,脉冲数分别为25,50,100,150,200个,线性拟合后直线斜率值分别为0.140 44,0.138 05,0.124 13,0.099 11,0.093 87,0.105 39,0.113 86,0.051 22,0.09 341。实验结果表明,相同参数激光剥蚀不同基体时剥蚀速率(深度/脉冲个数)不同,玻璃标样比其它样品更易剥蚀。5 J/cm2能量条件下,平均剥蚀速率分别为169,159,155,118,104,116,115,62,88 nm/pulse;可见随着激光能量密度增加剥蚀速率缓慢增大,NIST614玻璃和石榴石剥蚀速率分别达到最大和最小。激光剥蚀地质样品剥蚀速率变化规律对理解剥蚀速率对元素分馏效应的影响、约束及校正具有理论意义和实践运用价值。