激光探针等离子体质谱同时测定锆石微区铀—铅年龄及微量元素

建立了一种利用激光探针等离子体质谱技术同时原位测定锆石Ｐｂ－Ｐｂ及Ｐｂ－Ｕ年龄和２５个微量元素的快速分析方法。Ｐ的检出限为１４μｇ／ｇ,Ｓｃ的检出限为３μｇ／ｇ,Ｒｂ、Ｎｂ、Ｂａ稀土元素Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ及Ｙｂ的检出限为０．１￣０．３μｇ／ｇ,Ｐｂ的检出限０．５μｇ／ｇ,其它稀土元素及Ｓｒ、ｙ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｔｈ和Ｕ的检出限为１０￣９０ｎｇ／ｇ。方法对绝大多数微量元素的相对标准偏差为５￣１５％;     

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。     

激光探针等离子体质谱法（LAM—ICPMS）用于年龄锆石U—Pb定年

利用激光探针等离子体普（ＬＡＭ－ＩＣＰＭＳ）技术对中生代锆石进行了详细的２０６Ｐｂ／＾２３８定年研究。采用线扫描（Ｌｉｎｅ ｓｃａｎ）进样法减小了传统的剥深（Ｄｅｐｔｈ ｐｒｏｆｉｌｅ）进样法所引起的激光熔蚀分异效应;优化仪器参数可三ＩＣＰ－ＭＳ对Ｐｂ和Ｕ的质量歧视效应。测得了精确的＾２０６Ｐｂ／＾２３８Ｕ比值及年龄。研究结果表明,均匀颗粒锆石的＾２０６Ｐｂ／＾２３８Ｕ比值测量精度为２％～１０％,     

磁铁矿中微量元素的激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱分析方法探讨

微区原位分析提供了固体物质的元素及同位素组成的空间分布信息,有利于解决不同的地质问题、环境问题和工业方面的问题。磁铁矿中微量元素地球化学组成有助于研究成矿时的物理化学条件和示踪新的矿床。本文建立了利用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析磁铁矿中微量元素的方法,探讨了选择必要的分析元素,选择合适的内标、外标,选择恰当的束斑大小等方法。以LA-ICP-MS分析澳大利亚Ernest Henry IOCG矿床磁铁矿中微量元素的方法为例,采用NIST SRM 610作为外标,Fe作为内标较为合理;正常情况下采用32~60 μm的激光束,但对于个别样品中磁铁矿颗粒较小,可以考虑使用较小的激光束(24 μm或16 μm);为消除质谱干扰,Ti选择测量⁴⁹Ti,Cu选择测量⁶⁵Cu,Sn选择测量¹¹⁸Sn。     

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<...     

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。     

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.     

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。     

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.      

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。     

主编絮语

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。     

大样本量(large-n)碎屑锆石U-Pb年代学分析技术研究进展

碎屑锆石U-Pb年代学是识别沉积物来源和确定地层最大沉积年龄的重要工具。利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)进行物源分析的碎屑锆石测试数量为60~120颗,在这个范围内,年龄组分通常不能从样本中识别出来。近年来,为提高物源分析的可靠性,LA-ICP-MS测试要求有更多数量的锆石颗粒(n≥300),甚至大于1000颗的大样本量(large-n)试验。大样本量碎屑锆石U-Pb年代学的出现对数据测试方法、处理和评估都提出了挑战。本文通过对国内外大样本量文献进行梳理,总结了大样本量碎屑锆石U-Pb年代学在测试方法、数据处理以及数据评估方面的进展。首先,单颗粒测试需要对U、Pb同位素信号进行快速获取,这可以通过改进气溶胶传输效率实现,“峰值”信号模式代替“平顶”信号接收也可实现快速测试。其次,大样本量产生的数据,需要高效的数据处理协议和强大的软件(如Iolite)进行处理,以减少实验室间比较的误差;针对U-Pb数据处理流程,介绍了同位素分馏校正以及不确定度传播等方面的方法优化;此外,还引入了累积计数法和线性回归校正法两种处理方法专门处理“峰形”信号。在数据评估方面,新的U-Pb和Pb-Pb年龄不谐和度计算方法的提出,如采用Aitchison谐和距离,使数据过滤更加合理。基于上述新进展,对仪器和处理软件的选取进行了讨论,并对未来大样本量碎屑锆石U-Pb年代学分析的自动化、规范化提出了展望。基于已有研究,未来大样本量碎屑锆石U-Pb年代学的发展具有广阔前景,在物源示踪及确定地层年代等研究中将发挥更大的作用。     

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱线扫描技术的空间分辨率研究

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)作为一项实用的技术被广泛应用于原位微区分析。在学者们更为关注的元素空间分布问题上,LA-ICP-MS线扫描较单点剥蚀具有更大的优势。线扫描过程中元素的空间分辨率是影响分析结果准确程度的因素之一。每个脉冲间的信号如果严重叠加会导致较低的空间分辨率。文章通过LA-ICP-MS的单脉冲剥蚀实验,研究了合成硅酸盐玻璃标准样品CGSG中不同元素的信号时间结构,及其对线扫描的空间分辨率的影响。结果表明,当激光束斑40 μm时,应用LA-ICP-MS进行线扫描测量空间分辨率能够满足线扫描技术分析的需求。     

Accurate U-Pb Age and Trace Element Determinations of Zircon by Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

Various zircons of Proterozoic to Oligocene ages (1060-31 Ma) were analysed by laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry. Calibration was performed using Harvard reference zircon 91500 or Australian National University reference zircon TEMORA 1 as external calibrant. The results agree with those obtained by SIMS within 2s error. Twenty-four trace and rare earth elements (P, Ti, Cr, Y, Nb, fourteen REE, Hf, Ta, Pb, Th and U) were analysed on four fragments of zircon 91500. NIST SRM 610 was used as the reference material and ²⁹Si was used as internal calibrant. Based on determinations of four fragments, this zircon shows significant intra-and inter-fragment variations in the range from 10% to 85% on a scale of 120 μm, with the variation of REE concentrations up to 38.7%, although the chondrite-normalised REE distributions are very similar. In contrast, the determined age values for zircon 91500 agree with TIMS data and are homogeneous within 8.7 Ma (2 s ). A two-stage ablation strategy was developed for optimising U-Pb age determinations with satisfactory trace element and REE results. The first cycle of ablation was used to collect data for age determination only, which was followed by continuous ablation on the same spot to determine REE and trace element concentrations. Based on this procedure, it was possible to measure zircon ages as low as 30.37 0.39 Ma (MSWD = 1.4; 2 s ). Other examples for older zircons are also given.     

Micro-Analytical Zircon and Monazite U-Pb Isotope Dating by Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Quadrupole Mass Spectrometry

In this study we evaluated the capability of a 213 nm laser ablation system coupled to a quadrupole-based ICP-MS in delivering accurate and precise U-Pb ages on zircons and monazites. Four zircon samples ( ca. 50 Ma to ca. 600 Ma) and four monazite samples ( ca. 30 Ma to ca. 1390 Ma) of known ages were analysed utilising laser ablation pits with diameters of 20 μm and 60 μm. Instrument mass bias and laser induced time-dependent elemental fractionation were corrected for by calibration against a matrix-matched reference material. Tera-Wasserburg plots of the calculated U-Pb data were employed to assess, and correct for, common Pb contributions. The results indicated that the LA-ICP-MS technique employed in this study allowed precise and accurate U-Pb isotope dating of zircon and monazite on sample areas 20 μm in diameter. At this spot size, the precisions achieved for single spot ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages, were better than 5% (2s) for monazites and zircons with ages down to 30 Ma and 50 Ma, respectively. The precisions reported are comparable to those generally reported in SIMS and LA-MC-ICP-MS U-Pb isotope determinations.     

归一化定量技术在激光烧蚀-等离子体质谱测定石榴子石多元素中有关问题的讨论

讨论了采用相对灵敏度系数进行多外标归一校正的可行性。该校正方法应用于激光烧蚀-等离子体质谱同时分析了未知石榴子石样品中主、次、痕量共43个元素,并与内标法结果进行对比,其一致性令人满意。探讨了激光线扫描和单点剥蚀两种取样方式下,相对灵敏度系数间的变化关系,结果表明,在剥蚀深度基本一致的情况下,取样方式对相对灵敏度系数没有显著影响。     

激光剥蚀-等离子体质谱技术及其在地球化学宇宙化学和环境研究中的应用

激光剥蚀-等离子体质谱(LA-ICPMS)已成为地球化学、宇宙化学和环境研究领域元素和同位素原位分析最重要的技术之一。文章介绍了多种类型的质谱仪及其使用的激光器。用途最广的LA-ICPMS仪器之一是单接收器扇形磁场质谱仪,配有Nd:YAG激光剥蚀系统(激光波长分为193 nm和213 nm两种),MPI Mainz实验室使用的就是这套系统,文章对此作一详细介绍。文中阐述了数据优化技术及其多种校正过程;介绍LA-ICPMS在痕量元素和同位素分析领域的一些应用,包括参考物质的研制,Hawaiian玄武岩、Martian陨石、生物骨针和珊瑚虫中痕量元素分析及熔融包裹体和富钙-铝碳质球粒陨石中的铅和锶同位素测量。