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。     

可可托海3号伟晶岩脉石英中微量元素组成特征与岩浆-热液演化

本文利用LA-ICP-MS测量技术对可可托海3号脉不同结构带的石英中微量元素组成进行研究。结果表明,不同结构带石英以含有较高的Li、Al、P和Ca含量,低的Be、B、Na、K、Fe、Mn、Ti和Ge含量为特征,其中Al、Li和P含量变化于49×10~(-6)~438×10~(-6)、12×10~(-6)~92×10~(-6)和11×10~(-6)~97×10~(-6)的较大范围,各个结构带石英中Al、Li和P含量存在较大的重叠。Ge/Ti、Ge/Be和Al/Ti比值变化于1~159、5~824和43~2230之间,并在不同结构带石英中存在较大的重叠。Al~(3+)+Li~+→Si~(4+)+是主要置换方式,石英生长速度的变化很可能对石英晶体中Al、Li和P的含量变化起到了决定性作用。利用TiO_2的溶解度计算的3号脉中岩浆成因石英形成温度在588~698℃之间,而Titani Q温度计给出岩浆成因石英形成温度在327~500℃之间。前者给出了与花岗岩低共熔相近的温度,后者给出了显著低的伟晶岩中石英结晶温度,从而制约其在伟晶岩体系中实际应用。     

X射线荧光光谱法测试重晶石中的多元素

采用玻璃熔片法制样,建立了重晶石中多元素X射线荧光光谱分析方法.准确称取待测样品0.5000 g,X射线荧光专用熔剂5.000 g;二者混合后,通过高频熔样机在1150℃进行熔片处理8 min;将最终得到的样片放入干燥器中冷却至室温,然后准确称取玻璃片质量;上机测试,所得到的数据为该元素在玻璃片中的含量;通过换算最终得到实际样品中的该元素含量.使用理论α系数法和经验系数法相结合来回归校正共存元素间的吸收增强效应.本方法对于重晶石中各元素的测试相对标准偏差处于0.2%~4.7%之间,方法检出限在3.3×10-6~170.6×10-6之间.测试数据通过与国家标准物质比对,结果合理.     

玄武岩玻璃的电子探针分析

将电子探针分析技术应用于检测玄武岩玻璃中的SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O、TiO2、Na2O、P2O5。为了快速、准确地测定硅酸盐样品元素含量,文章针对硅酸盐样品特性,系统地调整了多种测试条件,通过结果对比得到测定硅酸盐样品最佳的实验条件。结果表明,在测试含量较低的元素时,晶体应尽可能选取灵敏度较高的小晶体;所测元素的特征波长尽可能靠近晶体测试范围的中间波段;在测试含量较低的元素以及含有易迁移的元素时,加大加速电压以及发射电流可以提高低含量元素的准确性;对含有易迁移元素的样品尽可能采用大束斑进行测试;对所含元素较多,且原子序数差别较大的样品,应采用PRZ修正方法进行修正。     

电子探针分析技术进展及面临的挑战

电子探针是研究地球与行星物质组成最基础的微束分析技术。近年来,固体地球科学和行星科学的不断发展,促使电子探针分析技术取得了一系列进展:矿物微量元素分析、稀土矿物测试方法完善、副矿物定年、富Fe矿物/熔体Fe~(3+)含量测定、场发射电子探针及软X射线分析谱仪的开发及应用等。同时,电子探针分析技术也面临着诸多挑战:微量元素测试在降低检测限的同时,还需要提高分析的准确度和精确度;降低二次荧光效应的影响;场发射电子探针在低电压下需要建立全新的分析条件和校正方式。基于这些挑战,电子探针未来在微量元素监测标样开发、二次荧光效应校正、场发射电子探针及软X射线分析谱仪应用、波谱仪完善和微区多种分析技术集成等方面具有发展潜力,以便为地学样品的研究提供更丰富、更准确的微米尺度成分信息。     

冈底斯中段羊易盆地年波组埃达克岩的发现及其对印度-欧亚板块碰撞的启示

冈底斯中段羊易盆地发现始新世年波组埃达克质火山岩,岩石组合为英安岩、流纹岩、火山熔岩等。为确定其形成时代、成因及其地质构造意义,对其进行了岩相学、LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及地球化学研究。结果表明,用于定年的锆石为岩浆成因,其206Pb/238U年龄加权平均值为55±0.8 Ma,喷出时代为始新世。地球化学特征显示,该套火山岩属弱过铝质钙碱性岩石系列,具富Si（SiO2=67.69%~71.93%）、高Al（Al2O3=13.13%~16.16%）、低Mg（MgO=0.52%~0.76%）、高Sr（Sr=345×10-6~875×10-6）、低Y（Y=4.40×10-6~11.30×10-6）及Yb（Yb=0.81×10-6~1.49×10-6）特征,稀土元素总量在116.86×10-6~352×10-6之间,轻、重稀土元素分馏较明显,（La/Yb）N=23.31~43.66,Eu异常不明显（δEu=0.8~1.15）。在原始地幔标准化蛛网图中,富集大离子亲石元素Rb、U、Th,亏损高场强元素Nb、P、Ti,为C型埃达克质火山岩地球化学特征。综合区域资料,羊易盆地年波组埃达克岩是加厚下地壳部分熔融形成的,说明在55±0.8 Ma左右拉萨地体的南缘部分地区已增厚到50 km左右。     

西昆仑塔什库尔干叶里克铁矿成因:矿床地质与磁铁矿LA-ICP-MS原位分析约束

新疆塔什库尔干铁矿带是我国西部地区新近发现的重要富铁矿带.叶里克铁矿是该成矿带大型铁矿床之一,对该矿床成因方面的研究尚在起步阶段.通过对叶里克铁矿开展矿床地质研究与磁铁矿LA-ICP-MS原位分析,结果表明矿体产于布伦阔勒变质火山-沉积岩中,矿体与围岩产状基本一致,具有明显的层控特征.稠密浸染状或块状富矿体中磁铁矿主要有两种产出形式:与硬石膏或与方解石共生.这两类磁铁矿中多数微量元素含量较均一,如Mg（119×10-6~313×10-6）、Al（692×10-6~1 034×10-6）、Ti（540×10-6~840×10-6）、V（3 340×10-6~3 971×10-6）、Mn（950×10-6~1 160×10-6）、Co（4×10-6~5×10-6）、Ni（52×10-6~64×10-6）、Zn（84×10-6~143×10-6）、以及Ga（26×10-6~31×10-6）,并与高温热液中磁铁矿类似;磁铁矿Al、Ti、V含量高,Ni/Cr比高以及Ti/V比低揭示出其形成于相对还原、富Al、Ti的海底高温热液体系且沉积环境稳定.（Al+Mn）-（Ti+V）特征指示其形成温度在300~500 ℃之间.与硬石膏共生的磁铁矿比与方解石共生的磁铁矿具有相对高的Ti（前者平均690×10-6,后者平均574×10-6）、P（从27×10-6骤降到7×10-6）含量,低的Ca含量（从36×10-6骤升到203×10-6）并亏损Zr、Hf、Sc、Ta等高场强元素,指示前者形成于更剧烈的热液活动中,并且硬石膏磁铁矿在热液作用过程中多数Ca离子进入硬石膏晶格中,造成磁铁矿Ca含量降低.综合区域地质、矿床地质及磁铁矿组成等多种证据,表明叶里克铁矿形成于早寒武世的海底高温热液系统.铁矿形成与原特提斯洋南向俯冲引发的火山弧岩浆作用有关,属于海相火山岩型铁矿.      

橄榄石中Ni、Ca、Mn含量的电子探针与激光等离子体质谱准确分析

镁铁-超镁铁岩浆岩中的橄榄石斑晶是示踪玄武岩原始岩浆组成, 进而示踪地幔源区组成和演化的最重要矿物.本研究利用电子探针和激光等离子质谱两种方法对橄榄石斑晶中Ni、Ca、Mn等具有重要成因指示意义的少量-微量元素进行准确分析.采用的电子探针方法较常规电子探针分析方法可使元素的检出限降低3~18倍, 并且激光等离子质谱方法对4个国际标准MPI-DING玻璃(KL2-G (玄武岩)、ML3B-G (玄武岩)、StHs6/80-G (安山岩) 和T1-G (石英闪长岩)) 中Mg、Al、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co和Ni含量的分析结果与其推荐值大多数相差在±5%之内.两种方法对费县和四合屯同一样品获得的Ca、Ni、Co、Cr、Mg和Fe的含量相差绝大多数情况下小于10%, 表明利用研究建立的电子探针和激光等离子体质谱两种方法均可准确分析橄榄石中的上述元素含量.      

胜利油田惠民凹陷辉绿岩过渡元素地球化学

测定了胜利油田惠民凹陷14件辉绿岩的过渡元素(Sc、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu和Zn)含量.结果显示岩石中Cr和Ni含量具有很宽的范围(分别为76.9×10-6～1049×10-6和56.7×10-6～495×10-6),样品商745-2出现异常高的Cr和Ni含量,分别为8718×10-6和4530×10-6;Cu和Zn含量高且变化范围大,半数以上样品的Cu和Zn含量分别大于1000×10-6(1082×10-6～8111×10-6)和500×10-6(634×10-6～2198×10-6).分析认为,本区辉绿岩Cr和Ni含量变化范围宽与岩浆结晶分异作用有关,具异常高Cr和Ni含量样品可能为岩浆演化相对后期,有大量铬铁矿结晶的产物;岩石富集Cu和Zn可能与岩浆上升过程中遭受地壳物质混染作用有关.     

基于电感耦合等离子体发射光谱法测定植物样品中多元素的前处理方法研究

在农业生态环境地球化学调查与评价中,植物的化学组成是重要的直接指标,因此对植物样品元素含量进行准确测定具有重要意义.本研究的主要目的是开发一种利用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定植物样品中多元素的分析方法,同时不需要在光谱测定之前进行费力而繁琐的样品前处理.采用微波消解、电热板消解及超声消解3种方法处理植物样品,利用ICP-OES分别测定植物样品中Ca、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、Pb、Sr、Zn等10种元素的含量,并对3种方法的消解效果进行比较.结果表明：3种方法的检出限分别为0.042×10^-6～0.239×10^-6、0.046×10^-6～0.237×10^-6、0.026×10^-6～0.232×10^-6;测定待测元素的相对标准偏差均低于10%;相对误差分别为-11%～+13.8%,-22.1%～+8.7%,-13.3%～+8.9%.其中超声消解表现出更低的检出限和较好的准确度,满足DD2005-03《生态地球化学评价样品分析技术要...     

北祁连扎柯山寒武纪高镁安山岩地球化学及构造动力学特征

北祁连扎柯山高镁安山岩铷锶同位素年龄为早—中寒武世[（516±7）Ma（1σ）],高镁安山岩类（SiO2=51.45%~59.62%,平均为56.33%）,具有比典型岛弧安山岩更高的MgO（4.85%~9.64%,平均为6.2%,Mg#=66.68~74.15,平均为71.44）,高Cr（21.6×10-6~476×10-6,平均为196.26×10-6）、高Ni（14×10-6~102×10-6,平均为56.14×10-6）,低Al贫Ca（Al2O3=13.22%~17.37%,均值为15.69%,CaO=2.01%~10.33%,均值为5.64%）,富Na、贫K（Na2O＝1.57%~5.2%,K2O＝1.04%~2.79%,Na2O/K2O=0.59~5.0,均值为2.36）,弱负Eu异常以及富集Rb、Th、K大离子不相容元素（LILE）,亏损Sr、Ti、P、Nb、Ta等高场强元素（HFSE）,富集LREE,强烈亏损HREE,LREE/HREE=7.19~13.58,Yb=1.47×10-6~3.26×10-6,Y=11.6×10-6~22.5×10-6,含有较低的Sr（119×10-6~278×10-6,平均为193×10-6）。综合区域地质背景等资料研究表明,扎柯山寒武纪高镁安山岩可能是蚀变洋壳和俯冲的沉积物熔融进入地幔楔诱发橄榄岩部分熔融的产物,形成于岛弧环境。     

光石沟晶质铀矿:一种潜在的铀矿物电子探针定量分析标准样品

电子探针定量分析是采用元素A在待测样品中的特征X射线强度与标准样品中元素A特征X射线强度相比较而进行的,要实现未知样品的元素定量分析必须要具有相应的标准样品,目前可用于铀元素分析的电子探针分析标准样品极少,且缺乏与天然矿物成分、结构近似的标准样品。国际和国内已经制定了电子探针标准物质研制的规范(GB/T 4930—2008/ISO14595:2003),按该规范规定的方法研究了产于陕西光石沟铀矿床的晶质铀矿,结果表明:这些晶质铀矿晶形发育好,颗粒大,具备良好的纯度、均匀性和稳定性。随机选择30个颗粒进行均匀性检测,UO₂和PbO在95%的置信区间的平均浓度不确定度分别为0.275%和0.060%,具备非常好的均匀性;该晶质铀矿在电子探针电子束长时间(如360s)轰击下和在自然条件下存放,均具有良好的稳定性;采用五家实验室化学分析定值方法确定了该晶质铀矿的化学成分,并计算了不确定度,主量元素UO₂为(86.80±0.36)%,PbO为(4.80±0.07)%,其他元素也给出了参考值。综合以上研究结果:产于光石沟铀矿床的晶质铀矿满足GB/T 4930—2008关于电子探针定量分析标准样品的各项判据,是一个潜在的适用于铀矿物化学成分电子探针定量分析使用的天然矿物标准样品。     

藏南米拉山地区中新世埃达克质岩石的年代学、地球化学和成因

中新世是青藏高原隆升、增厚的重要时期,并且在这一时期内拉萨地块广泛发育碰撞后岩浆岩。本文对南拉萨地块米拉山地区的钙碱性钾质火山岩进行了锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素和全岩主量、微量元素的测定与系统研究。米拉山中新世火山岩为粗面英安岩、英安岩和流纹岩（SiO₂=59.89%~71.78%）。锆石U-Pb定年结果为16.1±0.2Ma~20.4±0.3Ma,表明其喷发时代为中新世。岩石具有较高的Al₂O₃含量（13.54%~16.31%）,低MgO（0.46%~1.95%）、高Sr（388×10^-6~804×10^-6）、低Y（6.55×10^-6~11.20×10^-6）和Yb（0.70×10^-6~1.07×10^-6）的特征,具有较高的Sr/Y值（51~80）、低相容元素（Cr=4.26×10^-6~32.53×10^-6,Ni=4.16×10^-6~25.75×10^-6）和弱Eu负异常。岩石具有轻稀土元素和Rb、Th、U、K等元素富集、重稀土元素和高场强元素Nb、Ta、Ti亏损的特征。米拉山中新世火山岩显示出埃达克质岩石的地球化学特征,可能来自于的镁铁质加厚下地壳的部分熔融,推测下地壳源区是石榴石角闪岩。锆石ε_Hf（t）值为+2.2~+7.8,表明源区为新生地壳物质,有俯冲板片熔体加入。米拉山中新世火山岩的喷发时代与米拉山断裂活动时间一致,二者可能同为拉萨地块岩石圈拆沉的结果。

     

石榴石钇(Y)元素电子探针分析及应用——以佛子岭石榴云母片岩为例SCIEI北大核心CSCD

石榴石是最重要的造岩矿物之一,通常能够保留早期的矿物结构和物质并记录较为晚期的变形和变质反应。石榴石钇(Y)元素环带特征丰富、复杂,不同的环带特征通常暗示不同的形成环境或经历了不同的变质事件,是变质演化历史研究的重要媒介之一。以往的研究中,多以LA-ICP-MS作为石榴石Y元素的主要分析手段,EPMA主要用于主量元素的分析。但是,LA-ICP-MS的束斑尺寸(44μm)和基底效应较EPMA(0~5μm)大,当石榴石颗粒小、包体和裂隙发育或成分环带以微区尺寸内存在较大变化时,大束斑更容易覆盖某些特殊信息。通过对石榴石Y元素测试参数的调试和标样验证,最终确定峰位测试时长和背景测试时长分别为140s和70s,并进行了PHA谱峰干扰剥离,降低检测限至54×10^(-6)。本文将通过对比佛子岭石榴云母片岩(LD025)4颗石榴石的EPMA主、微量原位分析(Ca、Mg、Mn、Fe、Y、Al、Si、Cr、Ti、Na)和LA-ICP-MS石榴石Y元素分析结果,论证EPMA分析Y元素的可行性。石榴石X-ray Mapping和主量成分剖面揭示该4颗石榴石均为生长环带,Mn呈钟形分带,Y与X Sps呈强烈正相关性,与X Grs、X Alm、X Prp相关性不清晰。EPMA和LA-ICP-MS分析结果显示Y含量曲线在核部和幔部具有良好的一致性,Grt1~Grt3中Y均表现出自核部(500×10^(-6)~1200×10^(-6))向幔部(200×10^(-6)~500×10^(-6))逐渐降低,极边部Y含量低(20×10^(-6)~200×10^(-6))且变化复杂;Grt4中Y含量差异相对较小(180×10^(-6)~450×10^(-6)),仅在边部出现不同程度的升降。因EPMA对于Y元素含量较低(<200×10^(-6))时灵敏度不够或者LA-ICP-MS束斑尺寸大容易掩盖边部窄带成分真实变化等原因,二者在边部Y元素差异较大。分别对EPMA和LA-ICP-MS的分析结果应用Grt-Xtm温度计和Grt单矿物压力计获得的变质PT结果显示Grt1~Grt3(核-幔-边)和Grt4(核-边)均记录较为完整、统一的温压演化过程。M1→M2→M3的变质温压变化分别为T=530~544℃、P=0.78~0.82GPa→T=577~616℃、P=0.89~0.98GPa→T=631~661℃、P=1.01~1.07GPa,表现为顺时针演化型式,M1至M3反映的是一个“暖俯冲”过程。根据温度评价结果,Grt1~Grt3(1.2~1.4mm,自形程度高)形成时间应早于Grt4(0.8mm,自形程度低)。由此可知,大颗粒的石榴石Y元素含量及变化特征通常更容易揭示相对完整的变质演化历史。本次研究为变泥质岩演化历史、变质温压评价等研究提供了不同视角和思路,结合EPMA主量(矿物成分、X-ray mapping、BSE分析)和微量元素(Y等)分析能够更加精准、全面地解读地质信息。     

胶东夏甸金矿床金红石成因判别与U-Pb定年

热液金红石U-Pb测年是确定金成矿时代的有效方法, 然而金红石的多种成因限制了其在金成矿过程和年代学方面的应用。胶东夏甸金矿床中广泛发育多种类型的金红石, 是鉴别金红石成因和厘定金成矿时代的理想选择。该矿床中的金红石呈簇状分布, 与银金矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和辉钼矿等热液矿物共生, 且发育交代结构, 呈不规则环带状, 表明其为热液成因。通过BSE和EPMA分析, 识别出两种热液金红石: 高W金红石(W含量1.672%~6.125%, 平均3.48%)和低W金红石(W含量0.002%~0.788%, 平均0.204%)。在金成矿期的早阶段, 富钛或含钛矿物的分解或重新平衡导致了低W金红石的沉淀, 而成矿主阶段热液流体携带难熔元素及部分高场强元素多次脉动式上涌, 流体中的V³⁺、W⁶⁺、Fe³⁺、Cr³⁺和Nb⁵⁺等离子以2M³⁺+W⁶⁺↔3Ti⁴⁺为主要机制置换早阶段低W金红石中的Ti⁴⁺形成高W金红石。夏甸金矿床中高W金红石通常与石英-硫化物阶段的热液矿物共生, 而且其W含量超过7000×10^-6, Zr含量范围为200×10^-6~600×10^-6。综上, 本文认为高W金红石是热液成因, 与金矿化关系更为密切。此外, 低W金红石的LA-ICP-MS U-Pb定年结果为119.3±8.4Ma(2σ, n=17, MSWD=2.9), 为夏甸金矿床的成矿时代提供了新的约束。

     

电子探针微量元素分析的一些思考

电子探针分析具有快速、无损、微区、原位、高精度、高准确度、高分辨率,高灵敏度的技术特征,是现代科学发展研究中非常重要的技术手段。电子探针定量分析结果反映的是物质中原子的个数信息（摩尔含量）,而非原子的“ 重量”或“ 质量”,因此判断数据的合法性及准确度的重要依据应该体现在原子比值上,而非简单的总量值是否在100±2 wt% 范围。物质（矿物）中的微量元素含量大都具有标型意义,能够反映出重要的（地质）成因环境,是物质科学重要的研究分析对象。电子探针分析具有的技术特征是进行（原位）测试微量元素的最佳手段。然而在实际工作中,微量元素的测试往往面临着若干技术上的困难和一些不可回避的缺点,尤其是在采用波谱仪进行定量分析的时候,测量的精度、准确度、可靠性、以及可重复性都需要进行专业的、细致的、全方位的实验条件设置考量,同时进行大量的条件实验来验证。一般来说,除了可以简单地通过增加激发能量（加速电压、束流强度）和延长测量时间来获得较高的检测极限和较低的标准偏差外,还需要注意至少四个方面的内容：（1）波谱仪中分光晶体的选择;（2）元素特征峰峰位重叠的识别与背景值的影响;（3）探测器中PHA 滤波功能的启用;以及（4）标准物质的正确选择和标定。在数据合法性与客观性研判上,面临最小测试样本数量的问题,可以引入统计学中的迭代计算方法来进行评估,对均质样品中某微量元素的平均含量问题给予比较客观的判断。     

东昆仑卡尔却卡地区中志留世A型花岗岩岩石成因及构造环境

东昆仑造山带西部卡尔却卡地区出露大量似斑状二长花岗岩,对其展开岩相特征、锆石U-Pb年龄和岩石地球化学研究,结果显示,似斑状二长花岗岩年龄为425±2.3 Ma,表明其形成于中志留世。岩石具有高SiO2（69.0%~71.2%）和K2O（4.3%~5.54 %）含量,富集大离子亲石元素（Rb、K、Th和U）,亏损高场强元素（Nb、Ta和Ti）,强烈的负Eu异常（Eu/Eu*=0.40~0.51）特征。岩石较低的Cr、Ni含量（Cr=13.81×10-6~32.9×10-6,Ni=5.48×106~12.05×10-6）、低的Ce/Pb（2.01~4.19）和Nb/U（4.1~7.57）值,表明该岩体来自上地壳的部分熔融。岩体高10000Ga/Al值（3.22~3.42）、Zr+Nb+Ce+Y元素含量（459×10-6~656×10-6）和锆石饱和温度（827~881℃）,表明其为A型花岗岩。构造图解和高的Y/Nb值（2.93~3.15）指示,该岩体为A2型花岗岩,形成于碰撞后伸展背景。结合区域岩浆岩的时空分布,表明东昆仑造山带从中志留世开始进入碰撞后伸展阶段。