激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法测定碳酸盐矿物中元素组成

碳酸盐中微量元素信息可为探究古环境、古气候演化、壳幔相互作用以及成岩成矿等重要地质作用过程提供关键约束,其微量元素含量的准确测定一直备受学者关注。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）可提供碳酸盐矿物中微量元素含量的精细信息,而常规激光测试方法严重制约着碳酸盐矿物微量元素分析的空间分辨率和低含量元素的检测能力。相比于常规剥蚀池条件时的低频率分析,本研究通过采用气溶胶局部提取快速清洗剥蚀池结合高频率激光剥蚀的方式,快速提升激光微区分析瞬时信号强度,有效地提升峰形信号灵敏度（约13倍）,碳酸盐激光微区元素检出限降低5～10倍。在此激光分析模式下,分别采用纳秒和飞秒激光剥蚀联用四极杆等离子体质谱仪（LA-Q-ICP-MS）,以NIST610玻璃为外标,Ca为内标开展了较小激光剥蚀束斑（32μm）条件下碳酸盐矿物中微量元素（亲石元素、亲铁和亲硫元素）分析。结果表明,纳秒和飞秒激光分析碳酸盐矿物标样CGSP-A、CGSP-B、CGSP-C、CGSP-D和MACS-3获得的亲石元素（如Sc、Sr、Y、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Th等）测试值与推荐值在误差范围内一致;而亲铁和亲硫元素（如Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb和Pb）测试结果则存在较大偏差（大于20%）,这可能与本研究选用的高频激光剥蚀和较小剥蚀束斑（32µm）造成显著的“Downhole”分馏效应有关。本研究通过研制新型激光剥蚀池,改变激光剥蚀方式,即采用气溶胶局部提取剥蚀池和高频率剥蚀方法可有效地提升碳酸盐矿物微量元素（如亲石元素）分析的空间分辨率和低含量元素检测能力,有利于促进碳酸盐矿物在地质环境等领域的广泛应用。     

偏硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱法测定铍矿石中的铍及主量元素

广泛赋存在花岗伟晶岩和热液石英脉中的铍矿石是铍最重要的矿物载体,目前铍矿石系统分析仍以传统化学法为主,影响分析效率,亟待开发一种简单高效的铍矿石中多元素分析方法。本文建立了一种基于偏硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定铍矿石中铍及主量元素的定量分析方法,使用4∶1熔剂-样品比,950℃下熔融15min后,通过超声提取制备溶液。偏硼酸锂熔融法能有效地分解铍矿石中的氧化物,克服了传统酸溶或碱熔无法检测硅、钠、钾等元素的局限。本方法通过校准曲线与样品基体匹配,加入铕作内标等措施消除基体效应,实现了各元素(以氧化物计)低至0.003%～0.2%的检出限,满足铍精矿质量检测需求。对绿柱石、香花石、日光榴石样品(BeO含量范围为0.14%～13.33%)测定的相对标准偏差(RSD)小于6.83%,与混合酸酸溶分析方法的测定值相对偏差为0.06%～21.28%。通过标准物质GBW07150、GBW07151和GBW07183验证,本方法精密度和准确度均符合地质矿产实验室测试质量管理规范,适用于多种类型铍矿石样品中铍及主量元素的快速连续分析。     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱元素微区分析标准物质研究进展

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)是目前地球科学分析领域的重要技术手段,元素微区分析标准物质研制是该分析技术发展的重要方向。本文对当前LA-ICP-MS元素微区分析标准物质的种类、元素分布以及应用上的优缺点和标准物质的制备方法进行了评述。现有的有证标准物质数量不多、种类不齐全,部分元素浓度较低,定值不确定度较大,应用上受到较大的局限性;研制标准也不成熟,均匀性检验方面尚未有统一的方法。本文参照岩石粉末标准物质均匀性检验方法提出了两步均匀性检验法,同时指出在标准物质种类方面,铂族元素及Au元素浓度适当、Pb-S等不同硫化物基体标准物质,以及化学成分不同的碳酸岩和磷酸岩基体标准物质是当前的迫切需求;在标准物质研制技术方面,纳米岩石粉末压片技术的研发、原位微区分析标准物质(固体)均匀性检验判别标准研究是亟待解决的问题。     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱微区分析 进展评述

激光剥蚀电感耦合(LA-ICP-MS)等离子体以其高空间分辨率、高灵敏度、多元素同时测定并可提供同位素比值信息的检测能力在原位微区分析中已得到广泛应用。现从仪器的发展、基础研究等方面评述了近年来LA-ICP-MS微区分析的进展,重点介绍了与等离子体质谱(ICP-MS)联用的激光器(纳秒和飞秒激光器)的发展、校正方法、分馏效应及其在地球科学微量元素、同位素、包裹体分析中的应用。并简要地阐述了LA-ICP-MS分析技术存在的局限和发展趋势。     

硫化物矿物中痕量元素的激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱微区分析进展

第一行过渡金属元素及痕量贵金属元素高度富集在硫化物矿物中,常形成具有工业意义的矿床,使得硫化物具有重大的经济价值。对天然硫化物矿物中的这些痕量金属元素丰度及其分布的研究,在矿石成因学、经济地质学、环境地球化学等领域具有重要的应用价值。激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)微区分析技术是一种强大的痕量元素分析工具,非常适合直接分析硫化物矿物中痕量元素的浓度及其空间分布。由于硫化物的激光剥蚀特性与硅酸盐及氧化物不同,分析校准用的标准物质又极度缺乏,严重阻碍了这一技术在硫化物矿物微区分析中的应用。本文评述了硫化物简介、硫化物中痕量金属元素分析的意义、LA-ICP-MS微区分析技术在硫化物矿物痕量元素分析中的优势及近年来的应用进展、硫化物分析中的干扰与校准、包含铂族元素及金的硫化物标准物质的研制进展及合成硫化物标准物质最有应用前景的方法。     

新疆某铍矿床工业铍矿物的微区原位鉴定

通过电子探针分析仪和微区X射线衍射仪的联合应用,对新疆某铍矿床的铍矿物存在形式进行研究,结果表明:电子探针背散射图像观察和X射线能谱定性分析确定铍矿物的电子探针鉴定标志:铍矿物的灰度比石英暗,X射线能谱图中仅显示Si和O元素的峰,且O元素的峰高大于Si元素的峰高。通过LDE3H分光晶体测试,该矿物在177.384mm处存在明显的Be元素Kα谱峰。电子探针半定量分析结果显示,该矿物中Si和O元素的质量分数分别为21.93%和60.06%,与羟硅铍石的理论值[w(Si):23.53%,w(O):60.50%]相近。通过微区X射线衍射的分析,样品谱图与PDF卡片号为01-087-0669的羟硅铍石的谱图一致,最终确定该矿床的工业铍矿物为羟硅铍石。     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱-电子探针分析白山堂铜矿中的黄铁矿成分

硫化物矿物中元素含量及其分布可示踪硫化物成矿过程、辨别金属来源和沉积过程的物理化学条件,在地质学、矿床学等领域具有重要的应用价值。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）已成功应用于硫化物矿物元素微区分析研究,但激光与物质作用产生的热效应严重制约分析结果的可靠性。本文建立了一种高精密度、高准确度的低温剥蚀LA-ICP-MS测定硫化物矿物多元素方法。采用自行研制的Peltier低温剥蚀池可有效抑制硫化物矿物LA-ICP-MS分析中的热效应,提高分析结果的精密度和准确度。扫描电子显微镜（SEM）表明：在低温（−30℃）条件下可在一定程度地抑制激光剥蚀引起的热效应,减少样品熔化和气溶胶气相再沉积;而通过气溶胶颗粒分析发现低温剥蚀可以减小样品气溶胶颗粒的平均尺寸,得到的颗粒粒径分布范围也较小。不同元素信号强度的精密度（RSD）从常温下的20.1%～34.4%改善到11.5%～15.8%,元素的检出限为0.054～0.077μg/g。将该低温LA-ICP-MS系统应用于实验室内部标样黄铜矿Ccp-1分析,测定值与参考值之间的标准偏差在7%以内。

     

LA-ICP-MS硅酸盐矿物原位微区分析方法研究

建立了一种利用New Wave UP 213 nm激光和ThermoFisher X Series2四极杆等离子体质谱法直接测定硅酸盐矿物中54种元素的分析方法。该方法以40Ca为内标、玻璃标准参考物质NIST SRM 610为外标,通过调节载气流量、激光频率、激光能量、激光剥蚀斑径降低元素分馏效应,并对NIST SRM 612进行测定,测定结果满足分析要求,54种元素的相对标准偏差大都低于10%,可应用于地质学分析研究。     

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法对白钨矿中稀土元素的原位测定

白钨矿的稀土元素含量及标准化配分模式图可以作为判断矿床成因的重要依据,其原位分析更有利于在单个矿物层面剖析成矿流体演化等特征。本文采用配备193 nm ArF准分子激光器的GeoLasPro剥蚀系统(LA)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对云南大坪金矿含金石英脉白钨矿中的稀土元素进行LA-ICP-MS原位分析。分析结果表明,选用玻璃标准参考物质NIST 610作为外标,Ca作为内标元素,可以对稀土元素进行较为精准的测量。阴极发光图显示,大坪金矿含金石英脉中的白钨矿晶体内部成分分布较为均匀,其稀土元素球粒陨石标准化曲线特征一致,为明显的中稀土富集型,稀土总量(ΣREEs)很高,介于918.00~2094.97 μg/g之间,δEu为1.17~1.95,有较明显的Eu正异常,无明显的Ce异常,但各元素含量在一定范围内有变动,体现出其稀土元素含量分布不完全均一的特征。首次对同一白钨矿样品的LA-ICP-MS原位分析和ICP-MS溶液分析结果进行对比研究,用实验数据论证了LA-ICP-MS原位分析方法的准确可靠性。事实证明,样品溶液ICP-MS分析所得的结果只能代表所溶样品的平均含量,而采用LA-ICP-MS可以在较高空间分辨率条件下(<40 μm)对白钨矿稀土元素进行快速、原位分析,这对稀土元素含量分布不均匀的白钨矿样品测试有着更为重要的意义。     

川西九龙打枪沟锂铍矿床赋矿伟晶岩矿物学和矿物化学特征

打枪沟伟晶岩型锂铍矿床是九龙地区典型的中型锂铍矿床,是松潘-甘孜锂成矿带的重要组成部分。该矿床含矿伟晶岩主要为钠长石伟晶岩和钠长石-锂辉石伟晶岩,主要矿石矿物为锂辉石和绿柱石。在翔实的野外地质调查的基础上,选取打枪沟锂铍矿床典型矿脉（ⅠLi,Be和ⅡBe矿脉）开展岩相学、矿物学和矿物化学研究,以揭示其矿物生成顺序和成矿阶段。电子探针分析结果显示,含锂矿物主要为锂辉石,矿物中Li2O含量为7.94%~8.29%,平均为8.12%;云母类矿物为白云母和锂-多硅白云母,白云母中Li2O含量为0.08%~0.35%,平均为0.21%,Rb2O含量为0.13%~0.35%,平均为0.24%,锂-多硅白云母中Li2O含量为1.11%~1.43%,平均为1.28%,Rb2O含量为0.79%~0.94%,平均为0.87%;电气石为铁电气石-锂电气石系列,Li2O含量为0.48%~0.85%,平均为0.64%。在详细的矿物显微特征研究并结合电子探针分析的基础上,分析认为伟晶岩中稀有金属矿物由绿柱石→绿柱石+锂辉石→锂辉石→锂辉石+锂-多硅白云母转变,云母由白云母向锂-多硅白云母转变,电气石由铁电气石向锂电气石过渡,长石矿物由微斜长石+钠长石→钠长石→交代钠长石转变,石英由原生石英→后期热液石英变化。综合分析认为,打枪沟锂铍矿床经历了多阶段的演化过程,主要划分为结晶分异阶段、交代阶段、热液阶段,其中锂铍等稀有金属矿物的形成主要发生在结晶分异阶段和交代阶段。     

LA-ICP-MS分析中不同莫氏硬度矿物激光剥蚀行为及剥蚀速率研究

系统研究了193 nm Ar F准分子激光系统对不同莫氏硬度天然矿物(滑石、石膏、绿泥石、方解石、磷灰石、透闪石、钠长石、黄玉、刚玉、萤石、石英)的剥蚀行为及剥蚀坑形貌特征,获得了10种天然矿物的剥蚀速率,其排序为:石英石膏滑石方解石磷灰石≥透闪石钠长石黄玉刚玉萤石,而绿泥石测试误差极大。结合前人数据,发现除石英、石膏、萤石外,其他矿物剥蚀速率与其莫氏硬度呈负相关。     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法测定金属镀锡层的厚度

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)应用于测定金属镀锡层的厚度时激光脉冲能量的大小及其稳定性会影响分析结果的准确度。本文采用一款自制的皮秒激光剥蚀固体进样系统(ps LA),与ICP-MS联用建立了一种测定金属镀锡层厚度的方法。在激光脉冲能量为12μJ,散焦距离为625μm的条件下采集锡和镀锡层基材元素检测同位素的时间分辨图,根据提出的边界确定规则确定了剥蚀镀锡层的时间,同时根据厚度标准片计算单位脉冲剥蚀量。该方法的单位脉冲剥蚀量为88 nm/pulse,厚度分辨率为0.40μm,应用于测定钢镀锡厚度标准片、铜镀锡厚度标准片、有涂层马口铁和镀锡不锈钢带等样品,测定值与认定值的最大偏差为0.5μm。本方法避免了激光脉冲能量的不稳定使得单位脉冲剥蚀量发生变化的问题,提高了镀层厚度测定的准确度,适用于各种形态、各种规格金属镀层厚度的测定,也可应用于生命科学、考古、环境、司法等领域。     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱副矿物U-Th-Pb定年新进展

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）副矿物U-Th-Pb定年技术为精确厘定地质演化历史、探讨成岩成矿等重要地质作用过程提供重要的时间参数,是地质年代学快速发展的重要技术支撑.总结了LA-ICP-MS副矿物U-Th-Pb定年技术在元素分馏校正、非基体匹配分析、标准样品研发、普通铅校正、高空间分辨率及高效率分析等方面取得的重要进展.展望未来,需更进一步深入探讨和研究元素分馏及基体效应机理,研发更多种类的高质量副矿物标样,建立更多更准确、更精密、更高空间分辨率及更高效的LA-ICP-MS副矿物U-Th-Pb定年新方法和新技术,以实现从更微观和更精细的角度探讨地质问题,并持续为高效解决地球与行星科学研究领域重大科学问题提供关键支撑.      

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。     

江西宜春黄玉-锂云母花岗岩中的铍矿化作用:铍磷酸盐矿物组合

江西宜春黄玉-锂云母花岗岩是著名的稀有金属花岗岩,P_2O_5含量较高(平均0.56%)。该花岗岩全岩 Be 含量一般超过100×10~(-6),最高可达720×10~(-6),属于铍矿化花岗岩。本文利用电子探针技术对宜春铍矿化花岗岩中的铍磷酸盐及其共生矿物进行了系统研究。研究发现羟磷铍钙石是该花岗岩中的最重要铍矿物(BeO=15%～16%),偶尔亦可见磷钠铍石,它们主要呈晶间副矿物出现在岩体的中部。与铍矿物共生的矿物仍主要为磷酸盐矿物,如氟磷灰石、磷铝锂石、磷铝钠石,表明铍矿化作用与熔体中磷的聚集作用有显著关系。研究认为,宜春黄玉-锂云母花岗岩中铍以磷酸盐矿物形式结晶,而不是硅酸盐矿物,其主要原因可能为该花岗岩的结晶晚期磷的活度远远高于硅的活度,因此,P 优先作为成网离子与铍结合形成铍磷酸盐矿物。     

磷灰石Sr-Nd同位素的激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱微区分析

磷灰石是常见的副矿物,具有较高的Sr-Nd含量和较低的Rb含量,对其微区Sr-Nd同位素组成的准确测定可以为精细地质作用过程的探讨提供重要的地球化学信息.激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICPMS)具有分析速度快、分析精度高和空间分辨率高的特点,特别适合大量细颗粒磷灰石样品的Sr-Nd同位素分析,而同位素干扰的精确扣除和仪器质量歧视校正是原位微区分析准确获得Sr-Nd同位素比值的关键.本文利用LA-MC-ICPMS技术,综合最新发表的Kr、Rb、稀土二价离子及钙聚合物对Sr同位素的干扰扣除方法和Sm对Nd同位素的干扰扣除方法,对仪器的质量歧视进行了校正,建立了磷灰石原位Sr-Nd同位素分析方法.用此方法对一个磷灰石国际标准样品Durango和两个实验室标准Apatite 1和PE进行了详细的Sr-Nd同位素测定,结果表明,对Sr-Nd含量足够高的磷灰石样品可以准确地获得其Sr-Nd同位素组成,测试结果与文献报道值或热电离质谱(TIMS)测试值在误差范围内一致,Sr同位素的测试精度＜0.015％ (2SD),Nd同位素的测试精度＜0.005％ (2SD),达到了国际同类实验室水平;且三个磷灰石标准样品同位素组成较为均一,都是理想的原位Sr-Nd同位素分析参考物质.     

江西宜春黄玉-锂云母花岗岩石中的铍矿化作用：铍磷酸盐矿物组合

江西宜春黄玉-锂云母花岗岩是著名的稀有金属花岗岩,P2O5含量较高（平均0.56%）.该花岗岩全岩Be含量一般超过100×10^-6,最高可达720×10^-6,属于铍矿化花岗岩.本文利用电子探针技术对宜春铍矿化花岗岩中的铍磷酸盐及其共生矿物进行了系统研究.研究发现羟磷铍钙石是该花岗岩中的最重要铍矿物（BeO=15%～16%）,偶尔亦可见磷钠铍石,它们主要呈晶间副矿物出现在岩体的中部.与铍矿物共生的矿物仍主要为磷酸盐矿物,如氟磷灰石、磷铝锂石、磷铝钠石,表明铍矿化作用与熔体中磷的聚集作用有显著关系.研究认为,宜春黄玉-锂云母花岗岩中铍以磷酸盐矿物形式结晶,而不是硅酸盐矿物,其主要原因可能为该花岗岩的结晶晚期磷的活度远远高于硅的活度,因此,P优先作为成网离子与铍结合形成铍磷酸盐矿物.     

电感耦合等离子体质谱法分析汤岗子热矿泥白粉中的矿物元素

对汤岗子热矿泥白粉中矿物元素进行分析研究。采用微波消解法处理样品,运用电感耦合等离子体质谱法对汤岗子热矿泥白粉中钠、镁、钾、钙、铁、锌、锰、铜、硒、锗、钼、铬、铝、镍、砷、汞、铅等17个矿物元素进行分析。结果表明,在优化实验条件下,方法检出限为0.000279 9~14.66μg/L,相对标准偏差(RSD,n=6)为0.18%~6.20%,回收率为91.1%~108.2%。汤岗子热矿泥白粉中含有丰富的矿物元素。     

非破坏性开放式激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法原位测定大尺寸陶瓷样品主微量元素组成

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)通常采用体积固定的封闭剥蚀池,大尺寸样品要经过切割或破碎,能够放入剥蚀池后才可以再进行LA-ICP-MS分析,因此,这种常规密闭式LA-ICP-MS难以应用于无法破碎的珍稀大尺寸样品分析.为实现大尺寸样品的非破坏性微区原位主微量元素分析,本文基于自行设计的开放式样品采...