壳体大小对浮游有孔虫生物地球化学记录的影响

在浮游有孔虫壳体稳定同位素及Mg/Ca和Sr/Ca值的相关研究中,人们常因各种原因而选择不同粒径的壳体进行分析测试,而很少注意壳体大小可能导致研究结果的分歧。针对这一问题,本文分析了位于低纬度海区钻孔中不同粒径的Glo-bigerinoides ruber(白色,sensu stricto)和Pulleniatinaobliquiloculata壳体,结果表明G.ruber壳体的δ13C值受壳体大小的影响最为强烈,表现为正相关关系,不同粒径壳体的δ13C绝对平均差值可达0.48‰±0.12‰和0.25‰±0.09‰;P.obliquiloc-ulata400μm与315~400μm和250~315μm壳体Mg/Ca值的差异相当于1.8℃的海水温度;相对而言,G.ruberδ18O和Mg/Ca值以及P.obliquiloculataδ13C受壳体大小的影响较小,但它们的Sr/Ca值与壳体大小的关系不显著。本文推测,壳体大小相同时厚重的壳体可能成壳速度较快,相对优先吸收轻的同位素,且壳体Mg/Ca值可能更接近周围海水的水平。据此,本文认为较大个体P.obliquiloculata的壳体分泌可能与周围海水达到了平衡分馏。     

利用富钴结壳碳酸盐基岩有孔虫矿物标型重建古海洋温度

重建古海洋海表温度(SST),是研究地质历史时期气候变化控制过程的关键。组成有孔虫化石的矿物Mg/Ca值是海水温度的可靠代用指标,是重建古海洋SST的一个非常好的手段。麦哲伦海山区的富钴结壳和基岩中普遍存在有孔虫化石,这对重建该区的SST有重要意义。利用LA-ICP-MS测得西太平洋麦哲伦海山区富钴结壳碳酸盐基岩中8颗浮游有孔虫化石Globigerinoides sacculifer的Mg/Ca值为3.84±0.36(mmol/mol),通过线性公式:T(℃)=2.898Mg/Ca(mmol/mol)+13.76及已有的定年数据,得到0.91Ma±西太平洋麦哲伦海山区海表温度为24.9+1.1/-1.0℃,未能检索到前人关于该区0.91Ma±前海表温度数据。     

浮游有孔虫壳体Mg/Ca值--SST的替代性指标

通过对东北印度洋区MD77181和MD81349两支岩心中Globigerinoides sacculifer壳体极为精细的清洗和溶样后,由ICP—MS测试获得了近260ka以来Mg／Ca值．结果表明Mg／Ca值与δ^18O值变化趋势较为吻合,随温度的增加而升高,浮游有孔虫G．sacculifer壳体Mg／Ca值是海洋表层水温(SST)良好的替代性指标．运用函数式Mg／Ca=0．4717exp(0．0825*SST)计算表明,包括印度洋在内的中、低纬地区,LGM时期的SST与全新世的温差大于最初CLIMAP推测的2℃,很可能达到4℃．     

有孔虫Mg/Ca温度计研究进展——盐度影响及校正

有孔虫壳体Mg/Ca温度计是近10年来发展最快、应用最广的恢复古海水温度的方法之一。随着研究的深入,这一方法面临的问题也越来越突出。其中,海水盐度影响壳体对Mg元素的吸收,是对Mg/Ca温度计＂忠诚度＂最具威胁性、也是近来最受人们关注的因素之一。查阅了最近2年有关Mg/Ca温度计中盐度效应的最新研究成果,整理出对盐度因...     

LA-ICP-MS原位分析白钨矿稀土元素

白钨矿是各类矿床中较为常见的副矿物,通过分析白钨矿的稀土元素质量分数及其标准化配分模式图,可为矿床成矿流体特征及演化提供重要的判别依据。本文对东北地区羊鼻山矽卡岩型矿床和杨金沟热液脉型矿床两个典型钨矿床的白钨矿样品中的稀土元素进行了激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）原位分析。其中：羊鼻山矽卡岩型矿床白钨矿LA-ICP-MS分析方法所获得的稀土元素配分曲线模式与前人用传统的溶液-ICP-MS分析方法所获得的结果完全吻合,表明采用剥蚀束斑44 μm和剥蚀频率7 Hz的193 nm ArF激光器,NIST 610作外部标样,Ca作内标元素,对基体效应影响最小,所获数据可靠,方法可行;而杨金沟热液脉型矿床白钨矿溶液-ICP-MS分析方法与LA-ICP-MS分析法所获得结果既具有相似性又具有差异性。原因在于羊鼻山白钨矿的成因类型为矽卡岩型、粒度较小且形成时间短,因此不同矿物颗粒间、同一矿物不同部位间稀土元素的配分模式一致;而杨金沟白钨矿的成因类型属于热液脉型、粒度较大、沉淀结晶时间长,因此同一矿物不同部位的稀土元素的配分模式因成矿流体早晚阶段不同而不同。基于以上对比研究发现,无论是在取样和测试过程方面,还是数据准确度方面,相比传统溶液-ICP-MS分析法,LA-ICP-MS原位分析法均具有明显的优势,主要表现在样品形式简单、粒度和质量分数要求低、测试周期短、费用低且结果精确度高;同时其可对不同成矿阶段或白钨矿不同部位成分进行精细测定,从而得出不同成矿阶段或白钨矿不同部位的稀土元素质量分数,以及在更高的空间分辨率下获得更详细准确的数据信息。此外,对白钨矿（尤其是无明显环带者）进行LA-ICP-MS原位分析时,既可采用电子探针微量分析（EPMA）准确测定Ca的质量分数,也可直接采用标准化学式计算Ca的质量分数,分析所得数据同样可以获得合理的地质解释。     

LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术

利用激光多接收等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)技术对30～1 065 Ma的系列锆石进行了详细的定年研究.包含离子计数器的多接收系统使得不同质量数的同位素信号可以同时静态接收,并且不同质量数的峰基本上都是平坦的,进而可以获得高精度的数据,均匀锆石颗粒207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U比值的测试精度(2σ)均为2%左右,对锆石标准的定年精度和准确度在1%(2σ)左右;不同质量数同位素信号的同时静态接收使得剥蚀时间缩短,剥蚀深度变浅,相比LA-ICP-MS方法,提高了激光剥蚀的空间分辨率.对5个锆石标准和2个实际样品的测试表明,206Pb/235U年龄测定误差在1%(2σ)以内,定年结果在误差范围内与前人报道值完全一致,测试精度达到国际同类实验室先进水平.     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析石笋样品中多元素比值及45种元素含量

石笋样品的微量元素含量及Mg/Ca、Sr/Ca比值为高分辨的古气候重建提供重要指标。针对现有溶液分析技术易混合多个石笋微层、误差大的缺点,本文利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱技术(LA-ICP-MS)原位线扫描和点剥蚀方式对比分析了石笋生长轴方向的Mg/Ca和Sr/Ca空间分布趋势,研究表明二者均展现出显著的周期性变化特征,且周期性变化一致,其中40 μm束斑线扫描更具有稳定性强、分辨率高、快速简便的优点。通过探讨碳酸盐标准样品MASC-3与玻璃标准样品NIST 610、NIST 612、KL2G、ATHO-G的相对灵敏度系数关系和元素分馏行为,确定基体效应是造成相对灵敏度系数变化的主要原因。同时建立了以MASC-3、NIST 610和NIST 612多外标结合内标Ca归一定量分析石笋中45种元素方法,针对石笋碳酸盐样品,将主量元素Ca、Mg变形为碳酸盐形式,与其他元素加和归一,不仅改变了国内外研究中需要预先采用其他分析技术来测定内标元素含量的计算方法,而且有效地避免了C元素无法准确检测的问题,能够实现与Ca内标法校正结果的吻合。     

193nm波长脉冲激光剥蚀地质样品的剥蚀速率变化规律

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术广泛用来测量固体样品中的微量元素及同位素比值。然而在缺乏基体匹配校准条件下,发生在激光剥蚀过程中的元素分馏效应使得通常采用外标结合内标的方法很难准确量化待测元素的含量。不同岩石/矿物材料自身密度、表面张力、内部结构、元素成分等物理特性不同,对同一波长激光的吸收系数、反射系数、消光长度不同,导致相同实验条件下的激光对不同岩石/矿物剥蚀速率不同、剥蚀物体积不同、剥蚀后形成气溶胶粒子总数及粒径分布规律不同、在ICP中粒子化程度和效率也不同,最终待测元素分馏效应不同。建立了聚焦脉冲激光剥蚀不同基体材料动态物理模型,理论分析了激光脉冲宽度和能量密度对剥蚀速率影响的物理机制。采用193 nm波长的脉冲激光剥蚀不同地质标样NIST 614、NIST612、NIST610、BHVO-2G、BIR-1G、BCR-2G、橄榄石、石榴石、锆石。激光脉宽15 ns、束斑直径60μm、能量60 m J、频率8 Hz,脉冲数分别为25,50,100,150,200个,线性拟合后直线斜率值分别为0.140 44,0.138 05,0.124 13,0.099 11,0.093 87,0.105 39,0.113 86,0.051 22,0.09 341。实验结果表明,相同参数激光剥蚀不同基体时剥蚀速率(深度/脉冲个数)不同,玻璃标样比其它样品更易剥蚀。5 J/cm2能量条件下,平均剥蚀速率分别为169,159,155,118,104,116,115,62,88 nm/pulse;可见随着激光能量密度增加剥蚀速率缓慢增大,NIST614玻璃和石榴石剥蚀速率分别达到最大和最小。激光剥蚀地质样品剥蚀速率变化规律对理解剥蚀速率对元素分馏效应的影响、约束及校正具有理论意义和实践运用价值。     

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

通过激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)获得被测物相中痕量元素的丰度值是目前原位分析矿物物相的技术之一。黄铁矿作为斑岩铜矿中的重要矿物,其主量、微量元素的特征能为成矿过程提供重要信息。本文建立了应用LA-ICP-MS测定黄铁矿微区微量元素组成、电子探针(EMPA)测定主量元素的方法,并将该方法应用到白山堂斑岩铜矿区。LA-ICP-MS实验采用60μm的激光束对分析样品进行斑点式剥蚀,以氦气作载气,重复频率5 Hz,激光能量约6 J/cm~2;单点分析时间60 s,分析数据以Fe作内标,用MASS-1黄铁矿标样进行校正,多数元素分析精度好于10%。针对黄铁矿与毒砂光学性质相似,容易混淆的问题,可以利用二者物理性质的差异进行区分。测试结果显示:矿区黄铁矿的主量元素呈亏硫高铁的特征,指示其为热液成因;微量元素特征表明其形成深度为中部,属与火山作用有关的中低温热液型黄铁矿。此结论对白山堂铜矿的成因类型、成矿流体来源等提供了相应的证据,对矿区的勘查具有理论指导意义。     

激光能量密度对LA-ICP-MS分析数据质量的影响研究

LA-ICP-MS分析矿物元素含量时激光能量密度会影响样品的剥蚀速率,从而影响测试过程的信号强度。激光能量密度变化对测试数据精确度的影响,以及不同天然矿物对激光能量密度的响应尚需进一步明确。本文测定了不同莫氏硬度天然矿物可稳定剥蚀的最小激光能量密度,评估了193nm ArF准分子激光系统中能量密度对地质标准样品(NIST SRM614、USGS BCR-2G、USGS GSC-1G)和天然矿物测试数据质量的影响。研究结果表明:①稳定剥蚀石英和萤石所需的最小激光能量密度为4～5J/cm~2,低于前人的报道值(10J/cm~2),而稳定剥蚀其他矿物(如滑石、磷灰石、刚玉等)所需的最小能量密度一般在1～2J/cm~2;②不同激光能量密度剥蚀条件下,标准样品中大部分微量元素测试结果与推荐值的相对误差小于20%,相对标准偏差(RSD)小于10%,而天然矿物中含量1μg/g的大部分微量元素测试数据的RSD小于20%;③在一定范围内,激光能量密度越大,数据平均相对误差越小,整体质量更好。     

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...     

有孔虫壳体的Mg/Ca比值在古环境研究中的应用

有孔虫壳体的Mg/Ca比值测定是目前估算海水古温度最受重视的方法,适用于低纬和高纬、表层和深层海水古温度的测定。该方法理论误差仅为±1.1℃,考虑到盐度以及海水pH值的影响,其误差为±1.3℃。运用此法推算出的热带海区表层海水温度领先于全球冰盖的变化,是热带过程调控冰期旋回最强有力的证据之一;与氧同位素相结合,还成功地运用于全球冰量的估算,是目前古环境研究中较常用的古温度测试手段。     

白云鄂博稀土氟碳酸盐矿物的LA-ICP-MS多元素基体归一定量分析方法研究

研究稀土氟碳酸盐矿物的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)成分分析方法能为认识稀土矿床成因提供新的、简便的技术手段。本文选取白云鄂博产的氟碳铈矿和黄河矿,通过对常规基体归一定量法改进,按照稀土氟碳酸盐矿物的晶格配位模式对Ba、Ca元素以(Ba,Ca)CO_3的形式、轻稀土以REECO_3F的形式进行加和归一计算,获得的成分数据结果与电子探针和内标法结果基本吻合。该方法可在ICP-MS因电离能过高、不能准确测量C、F元素的情况下通过基体归一法实现稀土氟碳酸盐矿物多元素的定量分析,并且可替代繁琐的内标法,简化了LA-ICP-MS测试流程。多尺寸束斑条件数据比对结果表明,5μm小束斑条件下数据质量差,但10μm束斑条件下获得的氟碳铈矿成分与其他大束斑条件下的结果较为接近,基本能够满足小颗粒稀土氟碳酸盐矿物元素成分的测定。     

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.      

SILLS软件在单个萤石流体包裹体LA-ICP-MS微量元素分析数据处理中的应用

近年来激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)应用于单个流体包裹体成分定量分析已成为研究流体包裹体的最佳手段之一。该实验过程和数据处理比较复杂,目前国内外采用的数据分析软件为一款基于MATLAB的SILLS软件,该软件主要是对矿物(锆石)、流体包裹体以及熔体包裹体LA-ICP-MS分析结果进行处理。本文以萤石流体包裹体LA-ICP-MS分析为例,阐述了样品制备与流体包裹体的优选方法,对流体包裹体片厚度以及单个流体包裹体的选取要求作了详细描述,对仪器参数设置、内外标样选取和剥蚀方法等进行了说明。基于SILLS软件采用尖峰消除的方法对待处理数据进行校正,对不同种类型的波峰进行峰宽的选取。在元素比值校正和等效盐度计算过程中,由于被测样品是萤石,Ca元素具有较高的背景值,选择以Na作为流体包裹体的内标元素,以Ca作为寄主矿物的内标元素对寄主矿物浓度进行计算,同时提出以电价平衡代替质量平衡进行等效盐度计算。以上方案提高了LA-ICP-MS分析单个萤石流体包裹体的准确性,有助于解释成矿流体来源和矿床成因等问题。     

利用LA-ICP-MS在16μm和10μm激光束斑条件下测定独居石U-Th-Pb年龄

独居石是一种常用的地质年代计,但其内部结构复杂,常具有不同成分分区,只有足够小的激光束斑才能获得地质意义明确的U-Th-Pb年龄。本文在优化ICP-MS参数、匹配两路载气流量(Ar和He)的基础上,设计了两组激光剥蚀条件实验,获得适用于小束斑独居石U-Th-Pb定年的激光剥蚀参数(16μm,3 J/cm~2,5 Hz)和(10μm,3 J/cm2,4 Hz)。在此条件下分别测定标准样品44069和未知样品15SLS-01,获得标准样品44069的~(208)Pb/~(232)Th和~(206)Pb/~(238)U值的单点测试精度小于3%,其U-Th-Pb年龄结果与前人测得SHRIMP U-Pb年龄和TIMS U-Pb年龄一致;未知样品15SLS-01的208Pb/232Th值的单点测试精度小于3%,~(206)Pb/~(238)U值的单点测试精度介于3%~8%,多点测试~(206)Pb-~(238)U和~(208)Pb-~(232)Th的加权平均年龄在误差范围内一致,其中208Pb-232Th年龄更具代表性。本研究表明在16μm和10μm激光束斑下,利用LA-ICP-MS能够实现独居石U-Th-Pb年龄的测定,极大地提高了独居石此种微区定年方法的空间分辨率。     

生物壳体Sr／Ca、Mg／Ca、^87Sr／^86Sr比值在恢复古气候、古环境中的应用—以小渡口剖面为例

生物壳体的Sr/Ca、Mg/Ca比值能反映其沉积水体的Sr/Ca、Mg/Ca比值，在一定条件下反映水体的盐度、温度，并分别与宿生水体的盐度、温度呈正比关系。生物壳体的^87Sr/^86Sr比值是恢复盆地古水文条件的一种重要手段。本文以著名的泥河湾盆地小渡口剖面的第28层为实例，力图通过对有孔虫、介形虫、腹足类生物壳体Sr/Ca、Mg/Ca比值与^87Sr/^86Sr比值的对比研究，并结合前人所作的中更新世古地理特征研究，来恢复生物壳体沉积时泥河古湖水的温度、盐度，进而进行古气候、古环境的恢复。研究结果表明：在0.97-0.94Ma间，古泥河湾湖为一陆相湖泊，湖水的温度、盐度变化趋势相吻合，均呈低－高－低的演化特征，可能对应着盆地水体的扩展－退缩－扩展变化。其中，在0.96-0.95Ma间，古泥河湾湖具有较高的温度、盐度特征。     

利用激光气流分割技术同时测定斜长石的微量元素与Sr同位素

斜长石是火成岩中的主要造岩矿物之一。其微量元素和Sr同位素组成可以用来示踪多种地质过程。传统的斜长石研究需要进行2次独立的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析,来分别测试微量元素和Sr同位素组成。然而对于具有复杂环带结构的斜长石, 2次激光剥蚀分析获得的微量元素和Sr同位素可能是解耦的。本研究采用近几年兴起的激光气流分割技术建立了通过1次激光剥蚀同时测试斜长石微量元素和Sr同位素的方法。该方法将1台激光剥蚀系统(LA)同时与1台高分辨率扇形磁场等离子体质谱(SF-ICP-MS)和1台多接收等离子体质谱(MC-ICP-MS)联机。在1次激光剥蚀过程中,通过Y形接头将激光剥蚀产生的气溶胶分为两路,一路气溶胶进入MC-ICP-MS进行同位素组成分析,另一路气溶胶进入SF-ICP-MS进行微量元素含量分析。使用本方法分析USGS玄武玻璃标样BHVO-2G和NKT-1G的Sr同位素组成和微量元素含量,分析结果在误差范围内均与推荐值或前人报道值一致。此外,本研究利用建立的方法对满洲里巴杨山塔木兰沟组火山岩中的斜长石斑晶进行了微量元素和Sr同位素的同时测试,并利用斜长石成分计算了平衡熔体的微量元素组成。...     

川东北地区三叠系飞仙关组白云化流体的Ca/Mg比定量估算

作为川东北地区三叠系飞仙关组天然气气藏最重要储集岩的粒屑白云岩和结晶白云岩的成因始终是沉积和石油地质学家高度关注的研究热点之一.在总结川东北地区三叠系飞仙关组不同类型白云岩形成温度的基础上,通过已有的白云化流体Ca/Mg值和温度之间关系式获得了川东北地区三叠系飞仙关组白云化流体的Ca/Mg值的主要分布范围.结果表明:不同类型白云岩对应的白云化流体具有不同的Ca/Mg值,同时证实了三叠纪海水或与之有关的海源流体、三叠纪海水与大气淡水混合流体的Ca/Mg值都符合在40～130℃区间、甚至更高温度下白云化(白云石沉淀)作用的要求,微晶白云岩和具原始结构的粒屑白云岩可能与地表—近地表的低温、小Ca/Mg值混合流体中相对快速的白云石沉淀作用有关,并形成了相对细的他形白云石;结晶白云岩(包括结构类似的过渡岩石类型、白云石胶结物)可能与埋藏的高温、大Ca/Mg值三叠纪海水或与之有关的海源流体中相对缓慢的白云石沉淀作用有关,并形成了相对粗的自形白云石.白云化流体的Ca/Mg值估算,可望为川东北地区三叠系飞仙关组优质储层白云岩的成因研究提供一些有价值的基础资料.     

锆石环氧树脂靶表面形貌特征及对LA-ICP-MS分析影响研究

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）是目前锆石研究常用方法之一,该法普遍采用环氧树脂靶为载体,对锆石环氧树脂靶表面形貌及平整度影响进行研究,有助于评估其制作工艺以及LA-ICP-MS锆石分析的准确性。本次研究采用原子力显微镜（AFM）对锆石环氧树脂靶表面进行形貌分析,并通过分析和对比193nm激光不同剥蚀模式和不同剥蚀条件下的锆石表面形貌,研究锆石表面形貌及平整度对LA-ICP-MS锆石分析的影响;同时实验采用氩离子抛光技术对锆石环氧树脂靶进行二次抛光,并探讨该技术对锆石环氧树脂靶影响。实验结果表明本次靶中表面总体平整性较好但存在细微的不平,锆石表面存在程度较小（几至几十纳米的不等）的擦痕,锆石颗粒边缘与靶面存在高差和间隙;而通过研究后认为锆石表面细微的不平对于分析的影响小于能量密度、频率、移动速率等其他激光参数的影响,对分析准确性的影响较小。实验分析并对比了锆石和玻璃标准等不同基体的线扫描形貌,发现其剥蚀深度以及剥蚀形貌存在差异,相同剥蚀条件下线扫描剥蚀深度：NIST610 > CGSG系列 > 锆石91500。经氩离子二次抛光后锆石样品表面擦痕不明显,但可能会对锆石造成损伤等影响。本次研究认为锆石环氧树脂靶表面总体平整性较好,锆石表面细微的不平对分析准确性的影响较小,不同基体的线扫描形貌研究则为LA-ICP-MS锆石及其他分析提供了参考,而氩离子抛光技术对LA-ICP-MS分析的影响及应用还有待进一步的研究。