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。     

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。     

激光焦平面变化对LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的影响

元素分馏是影响LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的重要因素之一,通常利用标样进行校正。激光聚焦位置变化会引起剥蚀坑形貌及U-Pb分馏的改变,标样和样品聚焦条件不一致将导致标样难以准确校正样品,并最终影响定年结果的准确性,但影响的程度、机制及可容忍范围目前尚不清楚。为此,文章以91500为标样、GJ-1为样品,详细研究了聚焦偏离30μm范围内剥蚀标样与样品锆石的剥蚀坑形貌变化以及由此导致的U-Pb定年误差。实验表明,在距离锆石表面30μm范围内,标样和样品焦平面同步变化时,二者U-Pb分馏形式及程度基本一致,激光焦平面偏离所引起的样品年龄与TIMS推荐值的偏差小于1%;当二者聚焦不同步时,标样与样品的U-Pb分馏差别显著,年龄偏差最大可超过3%。激光聚焦不同步导致的标样与样品剥蚀坑纵横比差异是引起年龄误差的根本原因,激光焦平面偏离锆石表面超过15μm,剥蚀坑坑口明显变大,纵横比减小,U-Pb分馏形式及程度发生改变。通过预剥蚀锆石,观察剥蚀坑轮廓,使激光焦平面在距离锆石样品表面15μm范围内,可确保标样与样品剥蚀坑形貌及U-Pb分馏状态一致,提高LA-ICPMS定年的准确度。     

准噶尔盆地车莫古隆起侏罗系剥蚀厚度恢复

车莫古隆起位于准噶尔盆地腹部,为一个南西-北东走向的燕山期古隆起,现今构造为由北向南倾斜的单斜。该区侏罗纪经历了多期构造运动,发育多个削蚀和上超不整合面,是地层岩性油气藏勘探的有利地区。通过地层剥蚀厚度恢复主要方法与相关条件的分析,根据研究区实际地震资料特征,采用地震剖面直接追踪法、参考层厚度变化率法和邻层厚度比值法,对车莫古隆起区侏罗系头屯河组、西山窑组、三工河组的剥蚀厚度进行了恢复,其最大剥蚀量均分布在奎屯-莫索湾一带,各层最大剥蚀厚度为260 m、340 m和140 m。其中古隆起高部位的西山窑组剥蚀量可能是由两期构造运动造成的,三工河组剥蚀量的产生可能来自后期构造运动。通过分析剥蚀厚度平面分布特征与古隆起形成、演化之间的关系,指出早侏罗世末期是车莫古隆起的雏形期,西山窑组沉积期是车莫古隆起的逐渐发育时期,侏罗纪末期是车莫古隆起快速发育时期。大量剥蚀产物的搬运为古隆起翼部斜坡区地层岩性圈闭的形成创造了条件,车莫古隆起南部斜坡区是油气聚集的有利地区。     

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。     

高温熔融研制安山岩玻璃标准物质初探

地质标准玻璃物质在激光剥蚀等离子体质谱技术应用中发挥着重要的作用,目前国内对于地质标准玻璃物质合成方法研究还较少,一定程度上限制了该技术的高精度应用。本文对国家一级安山岩粉末标准物质(GSR-2)采用高温熔融法合成安山岩玻璃标准物质(GSR-2G),探讨了熔融温度、时间、淬火方式对安山岩玻璃均一性的影响。实验确定了在熔融温度1300℃、熔融时间4 h的最佳条件下,采用液氮淬火合成的安山岩玻璃标准物质GSR-2G均一性较好,可作为微区分析的内部标准物质。利用193 nm ArF准分子激光剥蚀-四极杆等离子体质谱(LA-Q-ICPMS)分析合成的GSR-2G中35个微量元素和10个主量元素,精密度(RSD)均优于10%。GSR-2G的7Li～238U共35个微量元素,化学法分析测定值与LA-Q-ICPMS测定值的相对偏差优于10%;23Na～56Fe共10个主量元素,电子探针分析测定值与LA-Q-ICPMS测定值一致。利用LA-Q-ICPMS法分析GSR-2G中40个元素,获得的平均测定值可作为初步参考值。     

基于成因解释的剥蚀厚度求取新模型及应用

国内外用于估算地层剥蚀厚度的方法很多,但大都有较为严格的应用限制条件.介绍了4种解释模型,充分考虑了沉积地质学原理,利用相邻两层(剥蚀层、下伏未剥蚀层)沉积速率相近这个前提条件,通过在纵剖面上对剥蚀层残余厚度及下伏未剥蚀层厚度值进行坐标投点(或网格化取值投点),分析它们的图形分布规律,不仅可以量化求取剥蚀厚度值,还可以对剥蚀层的原始沉积环境及造成剥蚀的后期改造作用,做出重要的地质成因解释.这种解释模型不需要直接给出时间值,避免了在利用其它某些方法求取时所面临的时间难题,并且由于在求解过程中利用的是数据的统计规律,故其求解结果更为科学合理.     

渤海湾盆地济阳坳陷沙四段和孔店组地层剥蚀厚度恢复

采用改进的声波时差法原理,将优化孔隙度法的算法引入到声波时差法,模拟计算地层剥蚀厚度。对于被剥蚀地层沉积规律被改造的区域,则结合地震剖面的地层对比法来恢复地层剥蚀厚度,通过多方位运用地层对比法,然后再将所得计算结果加权平均得到最终的地层剥蚀厚度,使计算误差降低。计算结果表明,沙四段和孔店组地层剥蚀现象普遍,但总的剥蚀鞋较小,且剥蚀厚度相对较大的区域集中在凹陷的边缘沙四段地层剥蚀量大多集中在50～300m,平均剥蚀量为150m左右,最大剥蚀区在鲁东隆起区西侧的凹陷边缘,最大剥蚀量近1000m,但范围较小;孔店组的剥蚀量相对于沙四段要大,一般在150～400m,平均剥蚀量存250m左右,最大剥蚀区在惠民凹陷东北缘,最大剥蚀量在800m左右。     

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。     

新疆塔里木盆地东部奥陶系剥蚀厚度计算和平面成图

针对塔东地区实际地质资料和低勘探程度的特点,应用声波时差、镜质体反射率、沉积速率等多种综合方法,计算11口钻井的奥陶系剥蚀量.平面上奥陶系顶面剥蚀厚度的求取主要依据27条地震剖面资料,应用沉积速率法计算剥蚀量,且剥蚀量的数量级受邻近钻井值的约束,并绘制了奥陶系剥蚀量平面图.研究区奥陶系顶面剥蚀量在111~2 929 m,总体趋势为南部剥蚀量大,北部剥蚀量小,即从盆地边部向盆地内部剥蚀量增加.东部剥蚀量相对较小,西部剥蚀量相对较大.     

扫描电镜分析各类微体化石样品最佳镀膜的探讨

根据多年的工作经验和试验对比,总结出了非导电微体化石－放射虫,硅藻,竹节石,有孔虫,介形虫,轮藻,牙形石,海绵骨针等的最佳镀膜方法和最佳镀膜厚度。     

粉石英增白试验研究

粉石英增白试验研究田中凯，袁楚雄，刘奇，张明（武汉工业大学资源与环境工程系，武汉４３００７０）关键词粉石英，包覆方法，增白天然粉石英在我国是８０年代开发的一种非金属矿物原料，在江西和湖南资源丰富［１，２］。它只需经过擦洗、分级等处理就可获得３２５目或...     

SHS涂层技术及其在地勘领域应用展望

评述了ＳＨＳ涂层技术的原理和发展现状,并对共在地勘领域的应用前景进行了展望。     

装涂油漆废水的处理工艺研究

在对微电解、H₂O₂氧化机理研究的基础上,对装涂油漆废水提出利用微电解-化学氧化法处理的方案,通过实验确定出最佳的微电解反应条件及氧化条件。实验结果表明,该方法可使原水的ρ(COD_cr)从4 000 mg/L降至100 mg/L,废水的COD_cr去除率>95%,出水达到排放标准。本研究对微电解方案存在的问题进行了分析,并提出部分解决措施。     

磷对金刚石增强型硬质合金复合齿性能的影响

在金刚石增强型硬质合金复合齿基体中添加不同量红磷，可降低复合齿烧结温度，实现低温活化烧结。研究表明：添加0．3％(ωB)P的复合齿基体性能最好，采用化学镀Ni-P合金添加P和球磨添加0．1％P的方式，复合齿超硬部分的磨耗比和复合齿的抗冲击功优于单纯通过球磨添加0．3％P的超硬复合齿。为了实现金刚石增强型硬质合金复合齿的低温活化烧结，磷元素最优的添加方式是化学镀结合球磨的添加方式。     

微粒日光榴石新的薄膜鉴定法

本文介绍一种日光榴石的新的薄膜鉴定法。该法简便、快速、准确可靠,结果立即可得,比以往任何方法都好,适合于生产、教学和科研单位使用。     

Study on Corrosion Resistance of Ni-W-P Coating in Hypersaline Brine

正Brine resource is rich in China,but its exploitation has been a problem.Hypersaline brine will corrode equipment and materials seriously during the brine exploitation and transportation.The corrosion problem can cause great     

低碳合金钢高温防氧化涂料的制备与性能

以海洋用钢轧制时的氧化为研究对象,用料浆法制得了以碳化硅和二氧化硅为主要成分的高温抗氧化涂料.采用X射线衍射和电子探针能谱等测试方法,研究了涂层保护钢样在1 300℃下氧化增重、氧化产物、截面形貌以及元素分布的特征.结果表明,该涂料对低碳合金钢具有良好的高温防护功能,防氧化效果达91.7%,且成本低廉,使用简便,具有广阔的应用前景.     

脉冲电镀复合片钻头的试制

研究了脉冲电镀法的优越性，合理选用了电镀复合片的镀层成分，室内试验表明：利用脉冲电镀法制造复合片及其钻头是可行的，使用结果比较理想。     

一种简易表面氡析出率测量装置的设计

氡及其子体是天然本底辐射剂量的主要贡献者,是当前的一个研究热点。设计了一种简易的表面氡析出率测量装置,可以用来测量某些样品表面的氡析出率。为了了解所设计装置的性能,对不同氡析出率大小的样品进行了测量,同时对这种防氡涂料的防氡效果进行了测评。测量结果表明,该测量装置可较为准确地给出所测样品的表面氡析出率,且性能稳定、操作简便,可改进余地较大,缺点是测量耗时较长。