封闭压力酸溶-盐酸提取-电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中的多元素

高温、高压封闭压力酸溶可有效分解岩石、土壤、沉积物等地质样品,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行测定,大部分元素可得到满意的回收率;但Zr、Hf、REEs、Rb、Th、U等元素用硝酸复溶困难,测定结果不准确。本文对传统的封闭压力酸溶方法进行改进,用盐酸复溶提取代替硝酸复溶提取,ICP-MS法测定岩石、土壤、沉积物等国家一级标准物质中Li、Be、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Mo、Cd、In、Cs、Ba、Ti、Zr、Nb、Sn、Sb、W、Hf、Ta、Tl、Pb、Bi、Th、U以及稀土元素(REEs)等46个元素。将原方法中的称样量25 mg加大至100 mg,溶样时间由12 h延长至48 h,有效地解决了取样代表性及HNO3复溶提取时Rb、Sr、REEs等元素测定结果偏低的问题。分析结果表明,除元素As和V在电感耦合等离子体质谱测定中存在Cl的干扰不能准确测定之外,其他44个元素的测定值与标准值基本一致。改进后的方法测定下限为0.01～0.85μg/g,精密度(RSD,n=10)为0.73%～13.1%,准确度小于<10%。方法准确、可靠,适用于各种不同种类地质样品的分析。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定西藏矽卡岩型铜多金属富矿石中8种成矿元素

矽卡岩型铜多金属富矿石是西藏特有矿产,具有成矿元素多样且含量普遍较高的特点,矿物类型主要为硫化物型,成矿元素有Cu、Pb、Zn、Fe、Ag、Bi、Cd、Co等。采用湿法处理此类样品时常因银、铅等元素含量较高出现难溶解、易沉淀现象,导致测定结果偏低。本文采用盐酸预处理、硝酸-氢氟酸-高氯酸溶矿体系,能有效除去样品中的硫,样品分解效果好,选择稀释倍数为1000、溶液介质为10%盐酸,样品溶液不会产生沉淀,采用电感耦合等离子体发射光谱法测定各待测元素均可获得较好的准确度、精密度。方法测定范围为:Cu 0.0056%~20.0%,Pb 0.0087%~20.0%,Zn 0.0031%~20.0%,Fe 0.0090%~20.0%,Ag 5.40~3000μg/g,Bi 10.8~5000μg/g,Cd 0.69~5000μg/g,Co 2.09~5000μg/g。用国家标准物质进行验证,方法准确度小于5.40%,精密度(RSD,n=11)小于4.41%。该方法具有前处理流程简单、分析速度快、同时测定元素多、线性范围宽等优点,经实际样品测试与不同方法分析数据吻合。     

密闭酸溶-电感耦合等离子体发射光谱/质谱法测定花岗伟晶岩中32种微量元素

花岗伟晶岩富集锂铍铷铯铌钽等稀有金属元素,准确测定其中的大离子亲石元素、高场强元素和稀土等微量元素,可用于判断成矿流体物质来源、成岩构造环境。目前的测试方法研究主要集中在锂铍铷铯铌钽等少数元素,样品消解方法有四酸敞开法、五酸敞开法、密闭酸溶法等,存在难溶矿物分解不完全、锆铪钍铀和稀土等元素回收率偏低等问题。本文对比了盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸敞开消解法、盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸-硫酸敞开消解法、硝酸-氢氟酸密闭消解法三种方法的分解效果。结果表明：四酸消解法中,铌钽锆铪钨和重稀土元素结果严重偏低;五酸消解法由于采用硫酸-氢氟酸-过氧化氢体系提取,有效地防止了铌钽的水解,铌钽钨等元素测定结果准确,但锆铪钡铅和轻稀土元素测定结果偏低。硝酸-氢氟酸密闭消解法使用王水代替硝酸进行残渣复溶,促进了铌钽锆铪和稀土等元素的复溶,采用电感耦合等离子体发射光谱和质谱法(ICP-OES/MS)可以准确测定花岗伟晶岩中稀有金属、稀土元素等32种元素,方法检出限为0.004～2.50μg/g,精密度(RSD,n=12)为1.0%～8.3%。将该方法应用于8种花岗岩、伟晶岩及稀有金属矿标准物质和三种类型实际样品...     

碱熔共沉淀-电感耦合等离子体质谱法测定橄榄岩中的稀土元素

橄榄岩的稀土元素特征对研究岩石成因、岩浆作用过程具有重要的意义。橄榄岩中的稀土元素含量低(∑REEs=0.1~1μg/g),且存在镁、铁等基体元素的干扰,难以准确测定。前人通常利用高压密闭酸溶-离子交换法处理样品,将稀土元素与镁、铁等基体元素分离,达到了预富集的效果,但耗时长(消解时间接近7天)、操作步骤繁多,不利于大批量样品的分析。本文建立了过氧化钠碱熔、Fe(OH)_3和Mg(OH)_2共沉淀的样品前处理方法,通过离心使溶液与沉淀分离,从而实现了稀土元素与镁、铁等基体元素的快速分离,再采用电感耦合等离子体质谱法测定稀土元素含量。方法检出限为0.17~2.18 ng/g,加标回收率为95%~101%,国家标准物质(GBW07101和GBW07102)的测定值与标准值的相对误差小于20%,相对标准偏差(RSD,n=11)小于10%。该方法既减少了分步沉淀过程中带来的损失,也缩短了分析周期(消解时间仅需一天),操作简便,分析效率高。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定稀土矿石中15种稀土元素——四种前处理方法的比较

稀土元素在矿石中有多种不同的赋存形式,主要有离子吸附型和矿物晶格型,稀土不同赋存形态对其本身准确分析测定有很大的影响。本文从稀土元素在矿石中不同赋存形态的角度出发,探讨了不同前处理方法对稀土准确测试结果的影响,采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸(四酸)敞开酸溶、盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸-硫酸(五酸)敞开酸溶、氢氟酸-硝酸封闭压力酸溶、氢氧化钠-过氧化钠碱熔四种方法对离子吸附型和矿物晶格型两类赋存类型的稀土矿石样品进行前处理,电感耦合等离子体发射光谱法测定其中的15种稀土元素。结果表明:对于离子吸附型的稀土矿石标准物质(GBW 07161、GBW 07188),四酸敞开酸溶法测定的结果明显偏低,15种稀土元素大都偏低10%~20%,五酸敞开酸溶法、封闭压力酸溶法和碱熔法的测定值与标准值吻合;而对于稀土以离子化合物及类质同象置换的形式赋存于矿物晶格中的白云鄂博轻稀土矿石样品,三种酸溶法结果较碱熔法均偏低,其中四酸敞开酸溶法偏低最多,约偏低20%左右,五酸敞开酸溶法和封闭压力酸溶法偏低5%~15%。本文提出,对于离子吸附型稀土矿,五酸敞开酸溶法和封闭压力酸溶法可以代替传统操作复杂的碱熔法,但对于稀土以离子形式赋存于矿物晶格型的稀土矿,目前最合适的前处理法是传统的碱熔法。     

敞开酸溶和偏硼酸锂碱熔ICP-MS法测定多金属矿中的稀土元素及铌钽锆铪

用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定地质样品中的稀土及难熔元素,混合酸敞开酸溶法和碱熔融法是两种主要的溶样方法。但地质样品组分复杂,元素之间存在相互共生的现象,对于特殊元素、特殊样品用传统酸溶法会造成部分元素消解不完全,使测定结果不准确;而碱熔法的操作过程繁琐,且溶液盐度高,易产生基体干扰和堵塞仪器进样系统。本文改进了传统四酸和五酸体系,采用氢氟酸-硝酸-硫酸敞开酸溶体系,用国家一级标准物质制作标准曲线测定15种稀土元素,方法准确度(ΔlgC)为0.001～0.027。同时改进了偏硼酸锂碱熔法,样品用偏硼酸锂碱熔提取,加入氢氧化钠调节溶液至碱性条件,所测元素与偏硼酸锂共沉淀后过滤分离熔剂,再用硝酸复溶测定15种稀土元素及铌钽锆铪。两种溶样方法的测定值与认定值的相对误差为1.09%～9.30%。将混合酸敞开酸溶法测定稀土元素、偏硼酸锂碱熔法测定铌钽锆铪的结果与其他实验室密闭酸溶法相比,两组数据的相对偏差为0.13%～15.32%。本实验表明,混合酸敞开酸溶法适用于测定地质样品中的稀土元素,偏硼酸锂碱熔法不仅适用于测定地质样品中的稀土元素及铌钽锆铪,也适用于测定如古老高压变质岩石及铝含量高的样品中的铌钽锆铪。     

封闭压力酸溶-电感耦合等离子体光谱法测定钨矿石中的钨

由于钨在酸性介质中极易发生水解生成水合三氧化钨,通常将钨矿石样品碱熔后采用重量法、光度法等传统方法进行测定,但这些方法操作繁琐,称样量较大(0.1~0.5 g)。本文采用封闭压力酸溶分解样品,钨矿石样品在170℃密闭20 h,然后迅速溶解于10%氢氟酸和5%浓硝酸的混合酸中,使钨形成稳定的易溶解的六价配合物,用耐氢氟酸进样系统的电感耦合等离子体光谱仪测定其中钨的含量,方法精密度为1.5%~6.4%(RSD,n=10),检出限为0.039~0.042μg/g。方法经钨矿石国家标准物质验证,测定值与标准值一致;与分光光度法对照,测定结果吻合。本方法有效地解决了钨在酸性介质中极易水解的问题,溶样时间相对较短(20 h),无需进行赶酸、复溶等步骤,操作简单,可满足钨含量在0.015%~50%范围的钨矿石的日常分析要求。     

敞开酸溶-电感耦合等离子体质谱法同时测定钨矿石和锡矿石中14种微量元素

钨矿石和锡矿石成分复杂,具有丰富的共生或伴生元素。在国家标准方法中,对其中的微量共生或伴生元素含量多采用单元素测定,分析强度大,效率低。本文采用混合酸在敞开体系中消解样品,以50%盐酸提取盐类,电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)同时测定钨矿石和锡矿石中的锂钪铬钴镍铜铅锌铷钼铯锑铋钍等14种微量元素。通过比较碱熔法、盐酸+氢氟酸+硝酸+高氯酸四酸溶矿法、氢氟酸+硝酸+高氯酸三酸溶矿法这三种样品前处理方法,确定选择使用氢氟酸+硝酸+高氯酸三酸溶矿法溶解样品。ICPMS测定过程中,选择铑和铼作为内标元素,有效监控分析信号的漂移。测定结果表明,各元素的检出限为0.003~1.64μg/g,相对标准偏差在0.1%~3.1%,方法回收率在93.1%~104.3%。方法应用于实际钨矿石和锡矿石分析,测定结果与各元素标准测定值吻合较好。相对于传统处理方法,本法一次溶样,多元素同时测定,使分析效率得到了有效提高,更适合大批量多元素钨矿石和锡矿石样品的分析。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定海泡石中的稀土元素

海泡石是一种纤维状含水的富镁硅酸盐黏土矿,其中的稀土元素含量在1×10~(-7)～1×10~(-5)之间,目前还没有建立海泡石中稀土元素的国家标准分析方法。测定岩石中的稀土元素主要是采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS),样品前处理一般采用封闭溶矿和碱熔,但这两种处理方法耗时较长,效率不高。本文通过比较硝酸-氢氟酸-过氧化氢、硝酸-氢氟酸、硝酸-过氧化氢三种样品前处理方法,确定使用硝酸-氢氟酸溶矿,然后进行微波消解同时赶去氢氟酸,避免氢氟酸与稀土元素生成难溶的氟化物,再采用ICP-MS法测定15种稀土元素的含量。由于海泡石中的镁含量较高,为降低基体效应,以~(103)Rh和~(185)Re作内标补偿基体效应和校正灵敏度漂移,各元素测定值的准确性显著提高,回收率为91. 2%～110. 9%,检出限为0. 002～0. 011μg/L,精密度≤2. 79%。本方法与封闭酸溶ICP-MS法的分析结果吻合较好,且用酸量少(7 mL),溶矿效率高(1 h),检出限更低。     

煤矸石中稀土元素的提取富集工艺

用盐酸浸取煤矸石粉末样品, 选择性溶解其中稀土元素(REE) 、Fe、Al和Ti等元素; 用氢氧化铁共沉淀法有效地分离富集稀土元素(REE) , 继而用草酸盐沉淀将稀土元素与Fe定量分离。实验表明: 稀土元素的提取率为88.25% ～92.86% , 稀土氧化物纯度达到99.00%。本方法具有操作简单、富集效率较高等特点。     

三维锚杆数值模拟方法研究

在现有几种锚杆数值分析方法的基础上,对考虑了浆体切向受力性态的三维锚杆单元理论及其应用进行了研究,编制了三维锚杆有限元计算程序,并结合例子对浆体锚杆的变形、应力规律进行了分析。计算结果显示了模型的可靠性和实用性。     

Geochemistry and origin of elements in some UK coals

Twenty-four UK coals ranging in rank with 4.6%–37.6% volatile matter were analysed for 46 major and trace elements. The samples were obtained from the UK Coal Bank and are representative of the major UK coal fields. The major element distributions are interpreted in terms of the mineralogical variations—quartz and kaolinite are largely responsible for the Si and Al, carbonates for Ca and Mg and pyrite for Fe. Also exerting an influence in some samples are siderite, Al-phosphate minerals and illite. Based on statistical relationships with the major elements, Rb, Cr, Th, Ce, Zr, Y, Ga, La, Ta, Nb and V are thought to be mainly present in the clay minerals, and As, Mo, Sb, Tl, Se and Bi and Pb are probably present in pyrite. Strontium and Ba are concentrated in a restricted number of samples related to the phosphate minerals. Germanium is the only element for which a major organic association can be demonstrated. Elements with an indirect association with the organic matter are Na, Cl, and Br in porefluids and possibly Te. The ash content is controlled mainly by the detrital input and the trace elements related to the ash content are therefore those elements associated with the clay minerals. Variations with rank would appear to be mainly related to the moisture content (porefluids). The trace elements associated with the quartz and clay minerals are thought to be dominantly detrital in origin. The non-detrital elements, essentially those contained in pyrite, are thought to have been incorporated in the depositional environment from waters with enhanced salinities through seawater ingress, hence there are positive relationships between S and trace element concentrations.     

Major and trace element geochemistry in upper Ganga river in the Himalayas, India

Chemical weathering and resulting water compositions in the upper Ganga river in the Himalayas were studied. For the first time, temporal and spatial sampling for a 1 year period (monthly intervals) was carried out and analyzed for dissolved major elements, trace elements, Rare Earth Elements (REE), and strontium isotopic compositions. Amounts of physical and chemical loads show large seasonal variations and the overall physical load dominates over chemical load by a factor of more than three. The dominant physical weathering is also reflected in high quartz and illite/mica contents in suspended sediments. Large seasonal variations also occur in major elemental concentrations. The water type is categorized as HCO₃^––SO₄^2––Ca²⁺ dominant, which constitute >60% of the total water composition. On an average, only about 5–12% of HCO₃^– is derived from silicate lithology, indicating the predominance of carbonate lithology in water chemistry in the head waters of the Ganga river. More than 80% Na⁺ and K⁺ are derived from silicate lithology. The silicate lithology is responsible for the release of low Sr with extremely radiogenic Sr (⁸⁷Sr/⁸⁶ Sr>0.75) in Bhagirathi at Devprayag. However, there is evidence for other end-member lithologies for Sr other than carbonate and silicate lithology. Trace elements concentrations do not indicate any pollution, although presence of arsenic could be a cause for concern. High uranium mobilization from silicate rocks is also observed. The REE is much less compared to other major world rivers such as the Amazon, perhaps because in the present study, only samples filtered through <0.2 m were analysed. Negative Eu anomalies in suspended sediments is due to the excess carbonate rock weathering in the source area.     

Chemical Analysis of Iron Meteorites by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

Iron meteorites were analysed for nineteen siderophile and chalcophile elements by conventional inductively coupled plasma-mass spectrometry with the specific aim of demonstrating that this technique is an effective alternative to the more routine, yet complex, methodologies adopted in this field such as instrumental or radiochemical neutron activation analysis. Two aliquots of each meteorite sample, in the form of small shavings, were dissolved, one in 6 mol l^-1 HNO₃ and the other in aqua regia , and diluted to a final concentration of 1 mg sample per 1 ml of solution, without pre-concentrating the analytes. Nitric acid solutions were used for the determination of the elements Cr, Co, Ni, Cu, Ga, Ge and As; aqua regia solutions were analysed for the elements Mo, Ru, Rh, Pd, In, Sn, Sb, W, Re, Ir, Pt and Au. Samples were analysed by external calibration, carried out using synthetic multi-elemental solutions, and internal standardisation (with Be, Rb and Bi selected as internal standards). The results obtained from the analyses of nine geochemically well-characterized iron meteorites (Canyon Diablo, Odessa, Toluca, Coahuila, Sikhote-Alin, Buenaventura, Tambo Quemado, Gibeon, NWA 859) with widely variable chemical compositions are in good agreement with literature values for most elements. Detection limits were generally below the lowest concentration observed in iron meteorites. The most notable exception is for Ge, which cannot be successfully determined in the low-Ge meteorites of groups IVA, IVB and IIIF and a number of ungrouped irons. A test of the overall reproducibility of the adopted method, undertaken by repeatedly analysing the same Odessa IAB meteorite specimen, yielded relative standard deviations (1 s ) of between 1 and 6% for all elements except Cr (40%).     

浙江花岗岩类地球化学与地壳演化──Ⅰ.显生宙花岗岩类

浙江显生宙花岗岩包括加里东期、印支期和燕山期。用钻石U－Pb年龄确定了加里东、印支期花岗岩的存在，并讨论了各期花岗岩的主元素、稀土元素、微量元素和钛、锶、铅同位素组成的特征，以及它们的岩石成因。加里东和印支期花岗岩是元古宙基底岩石部分熔融的产物，燕山期花岗岩类是壳幔混合花岗岩。加里东和印支期两次构造运动较弱。大面积出露的燕山期花岗岩和火山岩意味着中生代发生了地壳增生。     

矿床中元素富集系数序列在找矿中的作用

本文介绍了确定矿床中元素K值(即富集系数)序列的方法;揭示了成矿元素、伴生元素和岩石组合元素具有明显不同的K值特征;阐明了K值序列在预测基本构造单元内的矿产类型,矿源层和成矿机理探讨中的应用及各种介质地球化学异常评价中的作用。     

ICP-AES法测定岩石、土壤和水系沉积物中22种元素

用盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸溶解,ICP-AES法测定岩石、土壤及水系沉积物中22种 常量、次量和微量元素的分析方法。研究了不同的溶矿方法和条件:选择了最佳的分析谱线、观测 高度、背景扣除位置等条件。方法具有检出限低、精密度高及准确度好等特点,符合多目标区域地 球化学样品测试的要求,经国家一级岩石、土壤及水系沉积物标准物质分析验证,结果满意。     

浙江花岗岩类地球化学与地壳演化——Ⅱ.元古宙花岗岩类

浙江元古宙花岗岩类包括神功期（1．8－1．9Ga）和晋宁晚期（0．6—0．9Ga）。研究了浙江元古宙花岗岩类的主元素、微量元素、稀土元素和Rb、Sr同位素组成特征及岩石成因，探讨了浙江地壳的演化。浙江地壳形成于太古亩和元古宙，地壳增生的时期为2．6－2．7、0．8-1．1和0.1－0.12Ga。随时间演化浙江地壳组成有变化，但分异演化不明显。沿江-绍断裂分布的晋宁晚期慢源和壳幔混合中酸性岩是普宁期俯冲碰撞的证据。加里乐和印支期是两次规模不大的构造运动。     

新疆昭苏卡拉盖雷铜钴金矿区岩石地球化学特征

卡拉盖雷铜钴金矿是那拉提构造带内发现的首例以Cu为主,伴生Mo,Co,Au,Pb,Zn的火山岩型热液矿床.矿区内出露的地层主要为石炭系下统大哈拉军山组火山岩地层,矿区岩浆岩主要有花岗闪长岩、闪长岩和辉绿岩脉.通过火山岩地层和侵入岩样品的地球化学分析,认为区内大哈拉军山组是一套由玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩组成的连续亚碱性的火山岩系列,且以钙碱性系列为主;矿区钾长花岗岩属于准铝质—过铝质岩类,碱性系列,花岗闪长岩和闪长岩属于准铝质—过铝质岩类,钙碱性—碱性系列,基性侵入岩属于弱碱性—碱性系列.稀土元素特征显示中酸性侵入岩可能属于地壳重熔型花岗岩;基性侵入岩与基性火山岩来源一致.     

北淮阳晓天火山岩盆地片麻状花岗岩成岩年代学及地球化学特征

岩石的锆石U-Pb定年和主量、微量、稀土元素分析是研究侵入岩成岩时代、岩石成因的主要研究手段。本文在野外地质调查工作的基础上，采用X射线荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱、电感耦合等离子体质谱和LA-ICP-MS等技术对晓天火山岩盆地内杨三寨附近发现的片麻状钾长花岗岩进行相关地球化学分析。结果表明：该岩体主量元素以高硅、钾和钠，低铁镁钙磷为特征，其中SiO₂含量为65.86%~78.29%，Al₂O₃为10.89%~16.02%，MgO为0.17%~1.17%，K₂O为1.37%~6.44%，Na₂O为0.53%~6.50%，属于高钾钙碱性系列。微量元素方面，样品以亏损Nb、Sr、P和Ti，富集La、Ce、Nd和Zr为特征。稀土元素方面，含有较高的稀土元素（ΣREE=152.70~650.88μg/g），轻稀土富集重稀土亏损（LREE/HREE=6.77~20.64），多数具有较弱的负铕异常（δEu=0.29~1.15），铈异常不明显；稀土元素标准化曲线以右倾为特征。30个锆石点的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄分布于720~828Ma之间，加权平均年龄为776±11Ma （MSWD=2.1）。研究认为，盆地内新元古代片麻状钾长花岗岩的发现表明晓天盆地中心存在隆起，并不是之前研究认为的"斗"形的两边浅中间厚的盆地形态，这对该盆地的构造形态认识和进一步找矿具有重要的指导意义。