用于铂族元素分析的中外地质标准物质

标准物质作为地质分析的计量标准,在分析质量监控、仪器校准、方法评价和仲裁分析中发挥着重要作用。铂族元素分析一直是地质材料分析中最棘手的任务之一,铂族元素标准物质研制困难,数量少,严重影响了对铂族元素分析方法的评价和分析数据的质量监控,成为铂族金属矿产资源勘查、评价和相关研究工作的瓶颈。收集了中国及国际上现有的34个铂族元素标准物质和52个其他地球化学标准物质中的101个铂族元素定值数据。为便于使用也收集了这些标准物质中其他元素的含量信息,给出了铂族各元素按含量大小排列的信息简表以方便选择。充分利用这些标准物质对促进铂族元素分析方法研究,保证铂族元素分析数据质量,提高中国和世界铂族金属矿产资源勘查、评价及研究水平具有重要意义。     

中国与世界铂族元素地球化学标准物质评介

铂族元素分析一直是地质材料分析中最棘手的任务之一,是铂族金属矿产资源勘查、评价和相关研究工作的瓶颈。铂族元素标准物质作为铂族元素分析的计量标准,在分析质量监控、分析仪器校准、分析方法评价和仲裁分析中发挥着重要作用。笔者等评介了我国研制的超基性岩和铬铁矿铂族元素标准物质、铂族元素地球化学标准物质、铂族元素矿石标准物质和海山富钴结壳铂族元素标准物质共4个系列21个标准物质,也给出了其他地球化学标准物质中铂族元素的定值数据;并与南非、加拿大、俄罗斯和岩石矿物分析标准国际工作组(GIT-IWG)研制的13个铂族元素标准物质及其他国际地球化学标准物质中铂族元素的数据进行了对比。这些标准物质的研制与应用将大大提高铂族元素分析数据的可靠性,为我国和世界铂族金属矿产资源勘查、评价及研究提供了有力的技术支撑。     

铂族元素地球化学标准物质的研制

ＧＰｔ＿１～７系列标准物质由土壤、水系沉积物、富镁超基性岩、富铁超基性岩、含铜镍贫铂矿石及铬铁矿等不同类型７个样品组成。铂族元素的含量范围从土壤和岩石的背景含量到矿石达４～５个数量级。经方差检验样品均匀度良好。标准物质的定值分析采用了不同类型的试金和湿化学法分离富集,以原子吸收、催化比色、催化极谱、等离子体质谱、发射光谱和中子活化等方法进行测定。定值的元素为Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ６个铂族元素及Ａｕ。该系列标准物质主要适于作铂族元素地球化学勘查和铂矿勘查中铂族元素分析的量值标准与测试的质量监控。     

黑色页岩样品中痕量级铂族元素地球化学成分标准物质研制

介绍了黑色页岩样品中6个铂族元素铂、钯、钌、锇、铑、铱的标准物质研制过程。黑色页岩样品采自贵州黄家湾,为一次采集、一次混样的原始样品,随机抽取包装好后的样品进行检验与定值。均匀性、稳定性符合要求后,按照国际标准化组织(ISO)34、35指南的基本要求和我国一级标准物质的技术规范,采用多个实验室协同测试的定值方式,利用不同原理的分析方法对此样品的6个铂族元素进行定值。以各实验室组数据作为最小统计单元,用Grubbs准则、Dixon法检验剔除离群数据,Shapiro-Wilk法检验各元素数据分布的正态性。检验结果100%的元素呈正态或近似正态分布。定值的6个元素均符合标准值水平。     

铂族元素中子活化分析的微型镍锍试金预富集方法研究

建立了适用于小样品(≤1g)中铂族元素分离富集的微型镍锍试金流程。讨论了试金熔剂、捕集剂的用量和比例,以及熔炼条件。化学回收实验显示铂族元素全流程回收率≥90%,分析精密度(RSD,n=6)为4.3%~7.7%。标准参考物质分析显示分析值与标准值基本吻合,表明所建立的微型镍锍试金流程是可靠的。     

大洋多金属结核和深海沉积物标准物质中铂族元素的中子活化分析

采用镍锍试金预富集中子活化分析方法,测定了大洋多金属结核标准物质ＧＳＰＮ２、ＧＳＰＮ３和深海沉积物标准物质ＧＳＭＳ２、ＧＳＭＳ３中的铂族元素;根据大洋样品成分特征,对常规的镍锍试金配方和熔炼条件作了改善;计算了活化分析中的铂族元素干扰核反应,校正了Ａｕ对Ｐｔ的二级干扰;选用羰基化镍粉配料,降低了铂族元素空白值。用国家一级标准物质ＧＢＷ０７１０２作了对照分析,结果与标准值相符。     

铂矿标准物质的核分析方法研究

针对铂矿标样基体中高铜、高镍、高硫等特点．对常规的镍锍试金预处理中子活化分析流程作了适当改进，包括铂矿样品的灼烧、调节试金配方、改变酸溶条件和仪器测试条件。流程中铂族元素的回收率均在86％以上。用南非的铂矿标准物质SARM7和我国的铜镍硫化物铂族元素标准物质975作了对照分析,结果与标准值相符。表明改进后的流程适用于同类含铂铜镍矿样品中铂族元素的测试。     

我国主要土壤类型元素地球化学形态成分标准物质研制

为满足多目标区域地球化学调查与评价形态分析的需要,研制了5个不同土壤类型形态成分标准物质,介绍了解决形态成分标准物质研制的关键——稳定性所采取的主要措施,列出了16个元素的水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态、残渣态及全量的标准值与不确定度,对定值精度进行了相关分析。     

磷矿石化学成分分析标准物质研制

磷矿的开发与综合利用不仅需要分析磷等主要元素,也需要准确地测定稀土元素和微量元素。分析测试过程需要含量适中、定值组分全的磷矿石标准物质进行质量监控,国内外现有的磷矿石标准物质无论是从定值指标还是含量梯度范围等方面均无法满足此需求。本文研制了4个不同类型磷矿石成分分析标准物质。样品采集自河北张家口钒山磷矿、贵州织金新华磷矿、云南昆阳磷矿、湖北神农架火炼坡磷矿4个典型矿区,其中张家口钒山磷矿和织金新华磷矿为含稀土的磷矿。检验结果表明样品的均匀性、稳定性良好;通过11家实验室协作定值,定值元素包括造岩主量元素、稀土元素和痕量元素共37项,其中3个组分为参考值,其余均给出标准值和不确定度。4个磷矿石标准物质形成了一个从边界品位、工业品位到磷精矿较为完整的含量系列,P_2O_5的含量分别为10.57%、18.91%、27.78%、39.40%,稀土元素总量分别为0.16%、0.11%、0.032%、0.0083%,可满足磷矿勘查、评价和综合利用开发中对标准物质的需求。     

锗矿石和铟矿石化学成分分析标准物质研制

目前国内外没有以稀散元素锗、铟为特征元素的矿石标准物质,为了满足我国地质找矿的需求,本文采集广东省韶关凡口铅锌矿作为锗矿石候选物,广西南丹铜坑铅锌矿作为铟矿石候选物,依据国家一级标准物质技术规范,由10家实验室采用化学分析方法和现代仪器分析方法协作定值,研制了1种锗矿石标准物质(GBW07831)和1种铟矿石标准物质(GBW07833)。锗矿石标准物质定值组分为45项,铟矿石标准物质定值组分为47项,包括特征元素、共存元素、稀土元素(15项)、造岩元素和痕量元素,其中锗矿石中锗含量为21.6×10-6,铟矿石中铟含量为39.7×10-6。研制的2种标准物质丰富了我国矿石标准物质的种类,可用于锗、铟矿石化学成分分析测试的量值标准和日常质量监控。     

痕量元素分析新方法在地质调查中的应用研究进展

简要介绍了痕量超痕量分析新技术新方法在地质调查中的开发应用研究进展，内容包括地质调查项目背景和重要性，锍镍试金-ICPMS测定贵金属元素分析方法，高压密封酸溶-ICPMS在测定地质样品中痕量超痕量稀土、稀有稀有散、铌钽锆铪等47种元素的应用，卤素等非金属元素分析方法等研究进展及成果。     

离子交换树脂富集分离、火焰原子吸收光度法测定地质样品微量金

试验了四十多种常见存元及贵金属元素对富集和测定的影响。拟定了一个灵敏、快速、准确、成本低廉的地质样品中微量金的测定方法。结果令人满意，本法适用于一般地质样品中w(Au)/10^-6;0.05-50的测定。     

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术在地学研究中的应用

简单介绍ICP MS技术应用最新进展。着重对该技术在中国地学研究和多目标地质调查中的应用作一回顾 ,包括ICP MS技术简介和地质样品分析需求 ,稀土稀散等痕量、超痕量多元素分析 ,铂族元素分析 ,卤素等非金属元素分析 ,同位素比值分析等内容。着重对最近几年国内地质样品分析的一些新方法加以介绍。     

碱熔沉淀-等离子体质谱法测定地质样品中的多元素

采用过氧化钠焙融或偏硼酸锂熔融分解样品，将提取液碱性沉淀，通过过滤分离掉大量熔剂，再将沉淀用酸复溶后用等离子体质谱测定26个元素。通过对比，偏硼酸锂熔融—酸提取—碱性沉淀的方案，空白低，易操作，成本低，大多数元素测定结果的相对误差＜10％，相对标准偏差＜5％(n＝10)，与标准值相吻合。     

地质标准物质的粒度测量与表征实践

样品粒度是粉体地质标准物质的一项重要特性指标。长期以来地质标准物质的粒度一直是采用筛分法或沉降法检测,最终大多以加工样品通过一定筛目(一般为-200目)的比例来表达;近年来超细标准物质研制引入了以激光粒度仪为代表的粒度检测与分析的现代方法,并可以直观的粒度分布图和简洁明晰的特征粒径等多种方法来表达粒度分布特征,大大提升了粉体地质标准物质粒度分布特性的测量及表征水平。文章在前期采用激光粒度仪测量超细标准物质粒度分布特征工作的基础上,用此法测量了当今广泛使用的典型地质标准物质的粒度分布,为这些标准物质的正确使用和取样不确定度评价提供了重要依据;同时就今后地质标准物质乃至地质分析样品的粒度检测与表征提出建议。     

Platinum‐Group Element Results for Two Cobalt‐Rich Seamount Crust Ultra‐Fine Reference Materials: MCPt‐1and MCPt‐2

Two Co‐rich seamount crust reference materials, MCPt‐1 and MCPt‐2, were prepared using ultra‐fine particle size milling technique and characterised for the platinum‐group elements (PGEs). The raw material for these two reference materials was collected separately from the Magellan seamounts of the western Pacific Ocean and the seamounts of the central Pacific Ocean by Russian and Chinese scientists. First, they were ground by ball mill to a ?200 mesh powder, then further processed by ultra‐fine jet mill and well‐mixed. The particle size distributions of the samples were tested by a laser particle analyser; the average particle size was 1.8 and 1.5 μm (equal to about 2000 mesh) respectively. The homogeneity of six major and minor elements in these two materials was tested at the milligram level of sampling mass by high‐precision wavelength dispersive X‐ray fluorescence (XRF) spectrometry and at the microgram level of sampling mass by electron probe microanalyser. The homogeneity of more than forty trace elements, including Pt, was tested at the microgram level of sampling mass by LA‐ICP‐MS. Except for Rh, all PGEs were determined by isotope dilution‐ICP‐MS. Platinum in MCPt‐1 and MCPt‐2 was characterised as certified values, whereas the other five PGEs in MCPt‐1 and MCPt‐2 were reported as reference values. In addition, the information values of sixty‐two major, minor and trace elements were obtained by XRF, ICP‐AES and ICP‐MS. The minimum sampling mass for the determination of PGEs was 1 g, while the minimum sampling mass for the determination of the other elements was 2–5 mg.     

Reference Minerals for the Microanalysis of Light Elements

The quantitative determination of light element concentrations in geological specimens represents a major analytical challenge as the electron probe is generally not suited to this task. With the development of new in situ analytical techniques, and in particular the increasing use of secondary ion mass spectrometry, the routine determination of Li, Be and B contents has become a realistic goal. However, a major obstacle to the development of this research field is the critical dependence of SIMS on the availability of well characterized, homogeneous reference materials that are closely matched in matrix (composition and structure) to the sample being studied. Here we report the first results from a suite of large, gem crystals which cover a broad spectrum of minerals in which light elements are major constituents. We have characterized these materials using both in situ and wet chemical techniques. The samples described here are intended for distribution to geochemical laboratories active in the study of light elements. Further work is needed before reference values for these materials can be finalized, but the availability of this suite of materials represents a major step toward the routine analysis of the light element contents of geological specimens.     

岩石样品中低含量铂族元素和锇同位素比值的高精度测量方法

铂族元素（Os,Ir,Pt,Ru,Rh,Pd)具有强亲铁性和强亲铜性，为一组地球化学性质相近的相容元素，铂族元素包含两个同位素衰变体系（^190Pt-^186Os和^187Re-^187Os)。近年来，铂族元素和Re-Os同位素在研究各类不同地持作用过程中，尤其是在地幔岩石的研究中，作用独特，效果显著。由于地幔岩石的铂族元素含量较低，因此高精度，高灵敏度的分析测试方法的研究就显得十分重要。以往的分析方法（如常规的ICP－MS和中子活化分析方法），对含10^-9-10^012级低含量铂族元素的产品分析精度一般较差（＞15％－100％）。所采用的分析流程通常也无法同时获得样品的铂族元素含量和Os同位素比值。本文采用新的熔样方法（HAP－S高温高压釜酸溶法），新的化学流程（溶剂萃取和阴离子交换树脂柱）和新的分析仪器（多接收等离子体质谱MC－ICPMS和负离子热电离质谱N－TIMS）。用同位素稀释法对低含量地幔橄榄岩样品同时测定的铂族元素含量和Os同位素比值，获得了高精度的分析结果。对所分析的地橄榄样品中的铂族元素分配曲线和Os同位素组成的地质意义进行了初步探讨。     

川南马边上奥陶统—下志留统黑色页岩铂族元素地球化学特征及成因分析

通过野外地质调查资料、X衍射、主量及铂族元素测试分析,研究川南马边地区五峰-龙马溪组页岩的矿物学、主量元素地球化学特征和铂族元素组成特征。川南马边长河碥五峰-龙马溪组页岩有机碳TOC平均含量为2.47%;矿物成分主要由石英和黏土矿物两大类构成,石英平均含量37.95%,黏土矿物平均含量为40.2%;页岩SiO₂平均含量为52.90%,Al₂O₃平均含量为11.47%;铂族元素总量在1.5～11.9 ng/g之间,平均值为5.16 ng/g。川南马边地区五峰-龙马溪组页岩铂族元素均以Pt与Pd含量高为特征,其中Pd平均含量为3.15 ng/g,Pt平均含量为1.48 ng/g。铂族元素碳质球粒陨石配分模式为Pt-Pd型,Pd含量约为Pt含量的2.12倍。剖面中富有机质页岩比贫有机质页岩更加富集铂族元素,铂族元素的富集可能与生物活动有关;黏土矿物含量与铂族元素含量呈负相关关系,铂族元素并未呈吸附态吸附在颗粒表面,黏土矿物的增加反而稀释了铂族元素含量。川南马边长河碥五峰-龙马溪组铂族元素并非来源于地外物质,可能来自地幔,且发生了明显分异,其富集程度在正常海洋沉积物范围内。