硫化物矿物微量元素LA-ICP-MS微区分析方法研究

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作者唐文秀
来源中国地质大学(武汉)
出版年2014
摘要
过渡族金属元素及贵金属元素在硫化物矿物中高度富集,常形成具有重要工业意义的矿床。天然硫化物矿物中这些微量元素含量及分布的研究,在矿石成因学、环境地球化学、经济地质学等领域具有重要应用价值。激光电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)作为微量元素微区分析的极为重要的技术手段,在硫化物矿物微量元素测试方面发挥着极其重要的作用。目前LA-ICP-MS对硫化物矿物微量元素分析的主要是采用内标结合硫化物标样或者NIST SRM610做外标来进行校准的方法。由于基体匹配标样缺少、内标元素含量难于准确测定等多种因素阻碍了LA-ICP-MS在硫化物矿物微量元素分析中的发展。本研究旨在利用LA-ICP-MS技术建立一硫化物矿物微量元素准确分析新方法:采用无内标结合硅酸岩玻璃标样MPI-DING和NIST SRM610做外标的校准策略(MRM-NoIS)准确分析硫化物矿物中20种主微量元素(V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Pt、Au、Bi)。在对硫化物标样MASS-1进行条件实验分析时发现,44μm激光剥蚀斑径条件下,NIST SRM610做外标时分析结果有一定的系统偏差,而MPI-DING做外标并没有这一现象。这是由于NIST SRM610基体比较特殊,在校准数据时存在较明显的基体效应;然而随着激光斑径的减小这种基体效应会降低。因此采用NIST SRM610做外标时应该选用大激光斑径进行分析测试。基体效应和元素分馏效应是硫化物矿物微量元素LA-ICP-MS分析中不可避免的影响因素,我们对此也做了相应研究。为了探讨了硫基体在LA-ICP-MS分析中的影响,我们在硅酸岩玻璃标样剥蚀过程中加入硫基体,结果表明元素Ge、Se、Ag存在一定的基体效应影响。前人研究氧气对分馏效应的影响中指出硅酸岩剥蚀时释放的氧气会对硫化物微量元素产生分馏效应,因此我们在剥蚀池前加入不同量的氧气观察各元素的分馏效应的变化,结果显示Ni、Zn、Cd、Pt、Au的分馏效应较明显。所以剥蚀硅酸岩玻璃标样释放的氧气会影响Ni、Zn、Cd、Pt、Au的分析结果。在60μm激光斑径条件下,我们对硫化物标样MASS-1和黄铜矿GBW07268进行了测试分析。硫化物标样MASS-1分析结果如下:用MPI-DING玻璃做外标校准时,过渡族元素(V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo)和Sn相对偏差在10%以内。由于ICP-MS难测元素(Ge、As、Se、Ag、Cd、Sb)和Pt、Au在MPI-DING中含量很低,校准结果并不可靠。对于这些元素我们采用NIST SRM610做外标校准,由于NIST SRM610中微量元素含量很高,基体效应和元素分馏效应对测试结果的影响不大,结果除Ge、Cd外其他元素的测试值与推荐值的偏差在20%以内。对黄铜矿GBW07268的测试分析结果显示过渡族元素(Ni、Zn除外)和Sn用两种外标校准后的数据与推荐值的相对偏差均在20%以内。以上结果表明LA-ICP-MS技术结合无内标多玻璃做外标(MPI-DING)的校准策略可以准确有效的分析硫化物矿物中过渡族元素和Sn。LA-ICP-MS对于ICP-MS难测元素(Ge、As、Se、Ag、Cd、Sb)和Pt、Au的准确测试分析有待进一步研究。并通过实际测试对硫化物标样MASS-1中的Cr、Bi元素标准值提出修订——由原推荐值的37μg/g(Cr)和7μg/g(Bi)修订为62.0μg/g(Cr)和68.6μg/g(Bi)。

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