无内标-多外标校正激光剥蚀等离子体质谱法测定磁铁矿微量元素组成_孟郁苗.pdf

返回 相似 举报
无内标-多外标校正激光剥蚀等离子体质谱法测定磁铁矿微量元素组成_孟郁苗.pdf_第1页
第1页 / 共10页
无内标-多外标校正激光剥蚀等离子体质谱法测定磁铁矿微量元素组成_孟郁苗.pdf_第2页
第2页 / 共10页
无内标-多外标校正激光剥蚀等离子体质谱法测定磁铁矿微量元素组成_孟郁苗.pdf_第3页
第3页 / 共10页
无内标-多外标校正激光剥蚀等离子体质谱法测定磁铁矿微量元素组成_孟郁苗.pdf_第4页
第4页 / 共10页
无内标-多外标校正激光剥蚀等离子体质谱法测定磁铁矿微量元素组成_孟郁苗.pdf_第5页
第5页 / 共10页
点击查看更多>>
资源描述:
2 0 1 6年 1 1月 N o v e m b e r 2 0 1 6 岩 矿 测 试 R O C KA N DM I N E R A LA N A L Y S I S V o l . 3 5 ,N o . 6 5 8 5~ 5 9 4 收稿日期 2 0 1 6- 0 9- 2 3 ;修回日期 2 0 1 6- 1 1- 0 2 ;接受日期 2 0 1 6- 1 1- 1 6 基金项目中国科学院地球化学研 B H V O- 2 G所博士科研启动基金( Y 5 K J A 2 0 0 0 1和 Y 4 C J 0 0 9 0 0 0 ) ; 中国科学院“ 西部之光” 计划之“ 西部青年学者” 项目( Y 6 C R 0 2 4 0 0 0 ) 作者简介孟郁苗, 助理研究员, 从事非传统稳定同位素地球化学及低温矿床成因研究。E - m a i l m e n g y u m i a o @v i p . g y i g . a c . c n 。 通讯作者黄小文, 助理研究员, 从事矿物微区分析、 R e - O s 同位素及铁矿床成因研究。E - m a i l h u a n g x i a o w e n @v i p . g y i g . a c . c n 。 孟郁苗,黄小文,高剑峰, 等. 无内标 - 多外标校正激光剥蚀等离子体质谱法测定磁铁矿微量元素组成[ J ] . 岩矿测试, 2 0 1 6 , 3 5 ( 6 ) 5 8 5- 5 9 4 . M E N GY u - m i a o ,H U A N G X i a o - w e n ,G A O J i a n - f e n g ,e ta l . D e t e r m i n a t i o no fT r a c eE l e m e n t si nM a g n e t i t eb yL a s e rA b l a t i o n - I n d u c t i v e l yC o u p l e dP l a s m a - M a s s S p e c t r o m e t r yU s i n gM u l t i p l eE x t e r n a l S t a n d a r d sw i t h o u t a nI n t e r n a l S t a n d a r dC a l i b r a t i o n [ J ] . R o c k a n dM i n e r a l A n a l y s i s , 2 0 1 6 , 3 5 ( 6 ) 5 8 5- 5 9 4 .【 D O I 1 0 . 1 5 8 9 8 / j . c n k i . 1 1- 2 1 3 1 / t d . 2 0 1 6 . 0 6 . 0 0 4 】 无内标 -多外标校正激光剥蚀等离子体质谱法测定磁铁矿 微量元素组成 孟郁苗,黄小文*,高剑峰,戴智慧,漆 亮 ( 中国科学院地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵州 贵阳 5 5 0 0 8 1 ) 摘要激光剥蚀电感耦合等离子体质谱( L A- I C P- M S ) 常用于磁铁矿原位微量元素分析, 按照校正策略不 同, 主要分为内标法和无内标法。内标法需要用电子探针( E M P A ) 预先测定磁铁矿中内标元素 F e 的含量, 过程较繁琐, 且待测元素含量会受到内标元素含量测定的影响。本文采用铁含量较高的玄武质玻璃 B C R- 2 G 、 B I R- 1 G 、 B H V O- 2 G和 G S E- 1 G作为外标, 避免了内标元素含量的测定, 建立了无内标 -多外 标校正 L A- I C P- M S 测定磁铁矿微量元素组成的分析方法。利用该方法测定了科马提岩玻璃 G O R- 1 2 8 g 和自然岩浆磁铁矿 B C2 8的微量元素组成以评估方法的可靠性。结果表明, 科马提岩玻璃的测定结果与推 荐值及前人内标法的测定值一致, 多数元素的相对标准偏差 R S D< 5 %; 自然岩浆磁铁矿的测定结果与推荐 值相比, 多数元素的 R S D< 7 %, 低于前人内标法的 R S D (< 1 5 %) 。由此说明无内标 - 多外标法可以实现富 铁硅酸岩或磁铁矿微量元素含量的准确校正, 克服了基体效应的影响。因此, 无内标 - 多外标法是一种原位 测定磁铁矿微量元素含量的快速、 准确方法, 具有一定的应用潜力。 关键词磁铁矿;微量元素;无内标 - 多外标;激光剥蚀等离子体质谱法;基体效应 中图分类号O 6 5 7 . 6 3 ;P 5 7 8 . 4 6文献标识码A 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法( L A-I C P - M S ) 在二十世纪八十年代中后期出现并发展至 今, 该技术将高灵敏度、 高精度、 同时多元素检测且 干扰少的电感耦合等离子体质谱分析技术与高空间 分辨率的激光剥蚀采样技术相结合, 具有原位、 实 时、 快速、 不受样品尺寸与形状的影响等特点, 近年 来已被广泛应用于地质和环境等领域[ 1 - 5 ]。L A- I C P-M S在地质领域的应用包括副矿物( 锆石、 独 居石、 金红石等) 的 U- P b 定年, 流体包裹体成分分 析, 同位素组成分析( H f 、 W、 S r 、 U 、 T h 、 P b 、 O s 等同位 素) , 全岩成分分析以及单矿物( 硅酸岩矿物、 铁氧 化物以及各种硫化物) 的原位微量元素分析[ 5 - 1 0 ]。 近十年来, 磁铁矿的原位微量元素组成已广泛用于 反演矿床形成的物理化学条件[ 1 1 - 1 4 ], 示踪矿床的形 成过程[ 1 5 - 1 8 ], 判别不同矿床类型[ 1 9 - 2 2 ]及找矿勘查 等[ 2 3 - 2 5 ]。尽 管 涌 现 了 大 量 的 成 果,但 是 对 于 L A- I C P- M S 测定磁铁矿微量元素组成的分析方法 并无系统报道[ 2 6 - 2 7 ], 且对不同分析方法的对比研究 较少。由于不同的实验室采用的分析方法不尽相 同, 数据的可对比性也比较差[ 2 8 ]。 L A- I C P-M S测定磁铁矿微量元素组成的分 析方法, 根据校正策略的不同, 可以分为内 标 585 ChaoXing 法[ 1 1 , 2 6 ]和无内标法[ 1 2 , 1 5 ]。内标法通常以 F e 作为内 标元素, 其含量采用电子探针( E M P A ) 测定, 并以 F e 含量校正磁铁矿中微量元素的含量。该方法分析过 程较繁琐, 需要同时涉及 E M P A和 L A- I C P- M S 两 种分析手段, 且微量元素的含量受 F e 含量测定的影 响。无内标法是直接通过测定多个外部标样, 计算 剥蚀量校正因子, 从而计算微量元素的含量, 避免了 内标元素的测定。无内标 -单外标/ 多外标法最初 用于合金[ 2 9 - 3 1 ]和硅酸岩矿物[ 3 2 - 3 4 ]的微量元素分 析, 但是否适用于磁铁矿的微量元素分析并无评估。 无内标 - 多外标法采用的外标通常为合成的硅酸岩 标样, 是否能克服磁铁矿的基体效应尚未可知。因 此, 本文在评述前人所采用的分析方法的基础上, 系 统地评估了无内标 -多外标校正 L A-I C P-M S原 位测定磁铁矿微量元素组成的分析方法。 1 磁铁矿原位微量元素 L A- I C P- M S分析 方法 L A- I C P-M S测定矿物微量元素组成通常需 要满足两个条件 ①基体匹配的外部标样, 用来计算 微量元素的含量, 因为激光诱导的剥蚀过程所产生 的分馏与基体有关[ 1 - 2 , 3 5 - 3 6 ], 所以标样需要与样品 具有相同或者相似的基体; ②含量已知的内标元素, 用来校正仪器灵敏度漂移、 基体效应、 样品和标准样 品的剥蚀量差别等[ 3 7 ]。样品中某一微量元素 a 的 含量的计算公式为 c a 样品= c a 标样 c p s a 样品 c p s a 标样 c p s b 标样 c p s b 样品 c b 样品 c b 标样 式中 c a 样品和 c a 标样分别代表样品和标样中待测元素 a 的含量; c p s a 样品和 c p s a 标样分别代表样品和标样中待测 元素 a 的强度; c b 样品和 c b 标样分别代表样品和标样中内 标元素 b 的含量; c p s b 样品和 c p s b 标样分别代表样品和标 样中内标元素 b 的强度。 目前 L A-I C P-M S已广泛应用于磁铁矿的微 量元素含量分析, 根据校正策略不同, 可以大致分为 两种 内标法和无内标法, 外标为单一外标或者多种 外标。以下介绍其工作原理及优缺点。 1 . 1 内标 - 单外标或多外标校正方法及应用制约 R a j u 等[ 3 8 ]以 F e作为内标元素, 分别以 N I S T 6 1 0 、 B C R- 2 G 、 G O R- 1 2 8 g 、 N I S T2 7 8 2和 N I S T3 6 1 等为外部标样( 表 1 ) , 利用 L A- I C P- M S对岩浆磁 铁矿进行了微量元素测定, 并将测定结果与 E M P A 分析结果进行对比。研究表明, 尽管 N I S T6 1 0中元 素分布较均一, 但是由于较低的 F e 含量, 常常导致 较大的测定误差( 约 2 0 %) , 只有采用 8 0μ m或者 1 0 0μ m的剥蚀束斑时才能获得准确的结果; 且对于 V 、 C o 和 C u等元素的测定结果也不稳定。对于其 他标样而言, 部分元素存在分布不均一的情况, 如 G O R- 1 2 8 g 中的 N i 和 C u , N I S T3 6 1中的 T a 、 Z r 和 N b 等。N a d o l l 等[ 2 6 ]以 F e作为内标元素, 分别以 N I S T6 1 0 、 G S E-1 G和 N I S T2 7 8 2为外部标样( 表 1 ) , 对磁铁矿的微量元素含量进行了测定, 内标元 素 F e 的含量采用 E M P A进行测定。结果表明, 当束 斑 > 2 5μ m时, 利用 N I S T6 1 0标样进行微量元素含 量计算, 可以得到可靠的结果; 但是当束斑 < 2 5μ m 时, 由于该标样较低的 F e 含量, 容易产生较大误差, 不适于磁铁矿的微量元素含量计算, 与 R a j u等[ 3 8 ] 的结论一致。N I S T2 7 8 2标样中元素分布极其不均 一, 不适于磁铁矿微量元素含量的计算。G S E- 1 G 标样的铁含量较高且元素分布较均一, 最适于磁铁 矿微量元素含量计算。因此, 当采用较大束斑 (> 2 5μ m ) 时, 无论是使用 N I S T6 1 0还是 G S E- 1 G 作为外部标样都能获得较准确的结果。张德贤 等[ 2 7 ]以 F e 作为内标, 采用 N I S T6 1 0作为外标测定 了澳大利亚 E r n e s t H e n r yI O C G矿床的磁铁矿微量 元素, 实验表明 3 2~ 6 0μ m的束斑较为合适。 表 1 磁铁矿微量元素原位分析标样类型及相关元素含量 T a b l e1 T y p e sa n de l e m e n tc o n t e n t so fS t a n d a r dR e f e r e n c e M a t e r i a l sf o ri n s i t u t r a c e e l e m e n ta n a l y s e s o f m a g n e t i t e 标样名称标样类型 F e 含量 ( %) 其他元素含量 ( μ g / g ) 研制机构 N I S T6 1 0 合成硅酸盐玻璃0 . 0 4 62 5~ 4 8 8 N I S T3 6 1铁合金9 5 . 60 . 3~ 2 0 0 0 0 N I S T2 7 8 2工业残渣2 6 . 90 . 0 6~ 2 0 3 0 0 美国国家标准与 技术研究院 ( N I S T ) G S E- 1 G 合成玄武岩玻璃9 . 8 81 . 1 7~ 2 5 0 6 0 0 B C R- 2 G玄武岩玻璃9 . 6 60 . 5~ 2 5 2 4 6 0 B H V O- 2 G玄武岩玻璃8 . 6 30 . 3~ 2 3 2 8 6 6 B I R- 1 G玄武岩玻璃7 . 9 10 . 3~ 2 2 3 8 1 3 G O R- 2 G科马提岩玻璃7 . 60 . 0 1~ 2 1 5 1 3 3 M A S S - 1硫化物压饼1 5 . 60 . 0 3~ 2 7 6 0 0 0 美国地质调查局 ( U S G S ) 注 表中标样元素含量参考 G e o R e M数据库, 具体见网站地址 h t t p / / g e o r e m . m p c h - m a i n z . g w d g . d e / s a m p l e _ q u e r y . a s p 。 鉴于单一外标元素种类有限或者部分元素含量 不均一的情况, 部分学者采用多种外标相结合的方 法, 弥补了这方面的不足。例如, D a r e 等[ 1 1 ]在分析岩 浆磁铁矿的微量元素时, 以 F e作为内标元素, 以 B C R- 2 G 、 N I S T3 6 1和 M A S S-1作为外标。其中 685 第 6期 岩 矿 测 试 h t t p ∥w w w . y k c s . a c . c n 2 0 1 6年 ChaoXing M g 、 A l 、 S c 、 T i 、 V 、 M n 、 Z r 、 N b 、 H f 和 T a 采用 B C R- 2 G 进行含量计算, C r 、 C o 、 N i 、 M o 、 W采用 N I S T3 6 1进行 含量计算, F e 、 C u 、 Z n 、 G a 、 G e 、 A g 、 I n 、 S n 、 S b 、 I r 、 P t 、 A u 、 P b 和 B i 采用 M A S S - 1进行含量计算。利用该方法 测定监控样 G O R- 1 2 8 g 和 B C- 2 8 ( 自然岩浆磁铁 矿) 的结果与推荐值一致。尽管内标 - 多外标法比内 标 - 单外标法有诸多的优势, 但是它们具有相似的缺 点 在 L A- I C P- M S测试之前必须用 E M P A准确测 定 F e 的含量[ 2 6 ], 过程繁琐, 而且 F e 含量测定的准确 性也会影响微量元素含量的准确性。D a r e 等[ 1 1 ]直接 采用磁铁矿标准化学式中 F e 的含量( 7 2 . 4 %) 来省略 E M P A测定过程, 因为研究发现 E M P A所测定的岩浆 磁铁矿的 F e 含量与标准化学式中 F e 含量相差不到 5 %, 内标元素含量较小的偏差所引起的误差在微量 元素含量测定的误差范围之内( 约 1 0 %) , 可以忽略 不计。但是对于热液磁铁矿来说, 其结构远比岩浆磁 铁矿复杂[ 3 9 ], 单个颗粒不同部位磁铁矿 F e 含量差别 能达到1 0 %[ 4 0 ], 因此不能用标准化学式中 F e 含量代 替所有待测磁铁矿中 F e 含量, 否则将造成磁铁矿微 量元素含量计算的错误。 1 . 2 无内标 - 单外标或多外标校正方法及应用制约 到目前为止, 并没有无内标 -多外标法测定磁 铁矿微量元素组成的系统报道, 但是该方法已应用 于其他基体的微量元素研究。例如, 部分学者采用 信号强度总和的校正策略来测定合金中的微量元 素, 即标准化因子可以通过剥蚀量与所有元素的信 号强度总和的比例关系得到[ 2 9 - 3 1 ]。该方法要求测 定的所有元素具有相似的灵敏度, 因此所采用的测 量仪器是时间飞行质谱。该方法对于组分均一的合 金来说比较适用, 但是对于基体变化很大的硅酸岩 矿物 或 者 氧 化 物 则 并 不 适 用。H a l i c z等[ 3 2 ]及 G u i l l o n g 等[ 3 3 ]在测定无水硅酸盐样品时采用了 1 0 0 %氧化物的方法, 即将所有测定元素转化成氧化 物, 并假设它们的含量总和为 1 0 0 %, 把所有基体作 为内标计算某个内标元素的含量, 然后用内标法计 算微量元素含量。严格意义上讲, 该方法还是属于 内标法, 但是由于该方法不需要预先知道某一个内 标元素的准确含量, 所以在本文中归结为外标法。 L i u 等[ 3 4 ]进一步发展了此方法, 也是将所有氧 化物总量假设为 1 0 0 %, 然后通过测定多个外部标 样( B C R- 2 G 、 B H V O- 2 G 、 B I R- 1 G , 见表1 ) 来确定 某元素的校正因子, 从而不需要知道内标元素的准 确含量, 却可以准确测定无水硅酸盐矿物中所有微 量元素的含量。该方法已广泛应用于单斜辉石、 斜 方辉石、 橄榄石、 斜长石及石榴子石的微量元素分 析。无内标法的优点是过程简单, 一次 L A-I C P- M S 分析便可以得到所有元素的含量; 缺点是不能测 定含挥发份的矿物, 且对于不同成因磁铁矿来说, 测 定元素的选择至关重要, 需尽可能包含更多元素。 2 无内标 -多外标校正磁铁矿微量元素 分析方法及可靠性评估 2 . 1 无内标 - 多外标法用于校正磁铁矿微量元素 含量的主要原理 由于无内标法的诸多优点, 本文在前人研究[ 3 4 ] 基础上, 建立了无内标 -多外标法测定磁铁矿微量 元素组成分析方法并进行了可靠性评估。方法主要 基于以下几点 ①磁铁矿为无水矿物。磁铁矿矿物 成分简单, 主要为 F e 和 O , 且不含挥发份, 可以将所 有元素转换成氧化物, 并假设总和为 1 0 0 %, 适合用 无内标法[ 3 4 ]; ②采用多个铁含量较高的外标。与硅 酸盐矿物不同, 磁铁矿中 F e 含量高达 7 2 . 4 %, 因此 需要选择 F e 含量高的标样来进行磁铁矿中 F e 含量 校正[ 3 8 ], 如表 1中 U S G S的 B C R- 2 G ( F e 含量约为 9 . 7 %) 、 B I R-1 G ( F e含量约 7 . 9 %) 、 B H V O-2 G ( F e 含量约 8 . 6 %) 及 G S E-1 G标样( F e含量约 9 . 9 %) 。避免使用 N I S T6 1 0标样, 主要是由于该标 样中 F e 含量( 0 . 0 4 6 %) 太低, 如果使用小的剥蚀束 斑( 如 3 2μ m) 将无法准确校正磁铁矿中高 F e含 量[ 2 6 , 3 8 ], 必须使用大束斑( 8 0μ m或 1 0 0μ m ) , 但对 于大多数热液磁铁矿来说较小的结晶颗粒是很难满 足如此大束斑的条件。同时采用多个标样进行元素 含量计算, 一方面降低由于单个标样元素含量不均 一而影响计算结果的风险[ 3 4 ], 另一方面对于某一元 素而言, 不同标样含量不同, 利用多个标样可以构建 由不同含量级别定义的标准曲线, 从而更加准确计 算元素的含量; ③增加基体类似的监控样。为了检 验方法的可靠性与基体效应是否明显, 增加了两个 监控样 科马提岩质玻璃( G O R- 1 2 8 g ) 和自然岩浆 磁铁矿( B C2 8 ) [ 1 1 ]。科马提岩质玻璃是国际上通 用的地球化学标样, 代表富铁( F e 含量约为 7 . 8 %) 的硅酸盐基体, 而自然岩浆磁铁矿是加拿大魁北克 大学希库蒂米分校( U Q A C ) 实验室内部标样, 取自 于南非 B u s h v e l d 岩浆 F e - T i - V矿床, 代表磁铁矿 基体。由于目前暂无国际通用的磁铁矿微量元素原 位分析标样, 所以只能以实验室内部标样替代。 2 . 2 无内标 - 多外标 L A- I C P- M S 分析方法描述 L A- I C P-M S分析实验是在中国科学院地球 785 第 6期孟郁苗, 等 无内标 - 多外标校正激光剥蚀等离子体质谱法测定磁铁矿微量元素组成第 3 5卷 ChaoXing 化学研究所矿床地球化学国家重点实验室进行。磁 铁矿分析在抛光的光薄片( 厚度约 1 5 0μ m) 上进 行。L A -I C P -M S系 统 是 由 一 台 C o h e r e n t G e o L a s P r o 1 9 3n m准分子激光剥蚀系统和 A g i l e n t 7 7 0 0 x 电感耦合等离子体质谱仪组成。详细的仪器 参数见表 2 。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、 氩 气为补偿气以调节灵敏度, 二者在进入等离子体之 前通过一个 T型接头混合。每个时间分辨分析数 据持续9 0s , 包括大约1 5~ 2 0s 的空白信号、 5 0s 的 样品信号和 1 5~ 2 0s 的清洗时间。每隔 7~ 8个剥 蚀点插入 G O R-1 2 8 g和 B C2 8作为监控样。以 U S G S 参考玻璃( 如 B C R- 2 G 、 B I R- 1 G 、 B H V O- 2 G 和 G S E-1 G ) 为校正标准, 采用无内标 -多外标 法[ 3 4 ]对元素含量进行定量计算。分析时选择的元 素的同位素为 2 3N a 、2 5M g 、2 7A l 、2 9S i 、3 1P 、3 4S 、4 4C a 、 4 5S c 、4 7T i 、5 1V 、5 3C r 、5 5M n 、5 7F e 、5 9C o 、6 0N i 、6 3C u 、6 6Z n 、 7 1G a 、7 4G e 、7 5A s 、8 5R b 、8 8S r 、8 9Y 、9 1Z r 、9 3N b 、9 5M o 、 1 0 7A g 、1 1 1C d 、1 1 5I n 、1 1 8S n 、1 2 1S b 、1 3 7B a 、1 7 8H f 、1 8 1T a 、1 8 2W、 1 9 7A u 、2 0 8P b 、2 0 9B i 、2 3 2T h 、2 3 8U 。对分析数据的离线处 理( 包括对样品和空白信号的选择、 仪器灵敏度漂 移校正、 元素含量计算) 采用软件 I C P M S D a t a C a l 完 成[ 3 4 ]。 表 2 L A- I C P- M S 微量元素分析仪器参数 T a b l e 2 E q u i p m e n t p a r a m e t e r s f o r L A - I C P - M St r a c e e l e m e n e t a l a n a l y s e s I C P- M S 工作参数设定值激光工作参数设定值 射频功率1 5 5 0W波长1 9 3n m 等离子体气( A r ) 流量1 5L / m i n能量密度8 . 5J / c m 2 辅助气( A r ) 流量1 . 0 2L / m i n载气H e 检测器D u a l ( 脉冲和模拟计数)剥蚀方式点剥蚀 扫描模式跳峰剥蚀束斑大小3 2μ m 单位质量扫描时间6m s剥蚀频率6H z 获取模式时间分辨率分析脉冲数3 0 0 2 . 3 无内标 - 多外标 L A- I C P- M S 分析方法可靠 性评估 2 . 3 . 1 监控样科马提质玻璃和自然岩浆磁铁矿的 分析结果 监控样科马提质玻璃 G O R- 1 2 8 g 和自然岩浆 磁铁矿 B C2 8的分析结果见表 3 , 与推荐值和前人 的测定值的对比结果见图 1 。如表 3所示, G O R- 1 2 8 g 中一共 2 0个元素含量高于检测限, 元素含量 从 0 . 0 1 5μ g / g ( T a ) 变化到 1 4 7 2 5 8μ g / g ( M g ) , 跨越 了四个数量级, 与自然磁铁矿中元素含量变化相 似[ 1 3 ]。对于高含量元素(> 1μ g / g ) 而言, 5 0次独 立分析的相对标准偏差( R S D ) 约为 5 %, 对于低含 量元素(< 1μ g / g ) 而言, 5 0次独立分析的 R S D为 2 0 % ~ 3 0 %。科马提岩玻璃中大部分微量元素含量 测定获得较小的 R S D值, 指示这些微量元素在该样 品中分布是非常均一的。尽管 G O R- 1 2 8 g 中的低 含量元素分析时具有较大的 R S D值, 但是仍与推荐 值在误差范围内具有良好的线性关系, 所有元素线 性拟合的相关系数( R 2) 达 0 . 9 9 9 3 , 测定值与推荐值 的 R S D小于 5 %( 图 1 a ) , 说明利用无内标 - 多外标 法测定富铁硅酸盐结果是可靠的。D a r e 等[ 1 1 ]利用 F e 为内标, 以 B C R- 2 G 、 N I S T3 6 1和 M A S S - 1作为 外标测定了 G O R- 1 2 8 g 的微量元素含量, 其结果见 表 3 。本次研究采用无内标 - 多外标法测定的微量 元素含量与 D a r e 等[ 1 1 ]采用内标 -多外标法测定的 微量元素含量在误差范围内一致, 线性相关系数 ( R 2) 达 0 . 9 9 9 6 ( 图 1 b ) , 两者之间的 R S D约为 1 %, 说明无内标 - 多外标法与内标 - 多外标法测定富铁 硅酸盐的微量元素含量能够得到同样可靠的结果。 由于本研究的无内标 - 多外标法中外标全部采 用的是硅酸盐玻璃, 其基体与测定的科马提质玻璃 的基体是相似的, 因此无法验证基体效应对分析结 果的影响。而另一个监控样自然岩浆磁铁矿 B C2 8 可以很好地考察基体效应的影响。本文对该磁铁矿 中 1 5个微量元素含量进行了评估, 其分析结果见表 3 。元素含量从 1 . 5 5μ g / g ( N b ) 变化到 8 7 5 5 7μ g / g ( T i ) , 多数元素 5 0次独立分析的 R S D为 4 % ~ 1 5 %, C u的 R S D达 9 0 %。B C2 8的分析结果与推 荐值一致( 图 1 c ) , R S D大约为 7 %, 线性相关系数 ( R 2) 为 0 . 9 9 9 7 , 说明利用无内标 - 多外标法可以有 效地降低磁铁矿的基体效应。 2 . 3 . 2 无内标 -多外标法与内标法分析自然岩浆 磁铁矿的差异分析 B C2 8的分析结果与前人利用内标法[ 1 1 ]分析 结果有较大误差( R S D大约 1 5 %) , 有可能是以下几 个原因造成的。 首先, 自然磁铁矿元素分布不均一, 特别是 C u 表现出极度不均一( 图 1 d ) 。也就是说本研究所用 的 B C2 8与 D a r e 等[ 1 1 ]所使用的 B C2 8尽管为同一 样品, 但是为不同部位磁铁矿, 它们的成分存在差异 性。为了验证变化较大的 C u含量是本身元素含量 分布不均一造成的还是由于磁铁矿中的细小铜矿物 包体造成的, 本课题组对 L A- I C P- M S 的分析谱图 进行了仔细检验, 发现C u 含量发生变化的同时S 885 第 6期 岩 矿 测 试 h t t p ∥w w w . y k c s . a c . c n 2 0 1 6年 ChaoXing 表 3 监控样科马提质玻璃 G O R- 1 2 8 g 和自然岩浆磁铁矿 B C2 8微量元素分析结果 T a b l e 3 E l e m e n t c o n c e n t r a t i o n s o f m o n i t o r i n gs a m p l e s ,k o m a t i t i cg l a s s G O R - 1 2 8 ga n dn a t u r a l m a g m a t i cm a g n e t i t eB C2 8 元素 检测限 ( μ g / g ) G O R- 1 2 8 gB C2 8 测定值( μ g / g )推荐值( μ g / g )报道值( μ g / g )测定值( μ g / g ) 平均值标准偏差平均值标准偏差平均值标准偏差平均值标准偏差 推荐值 ( μ g / g ) 报道值( μ g / g ) 平均值标准偏差 M g1 . 7 61 4 7 2 5 88 1 7 01 5 6 8 2 61 8 1 01 5 0 1 4 32 3 6 0 81 1 9 3 31 6 8 81 0 8 6 09 5 8 01 4 6 3 A l3 . 5 95 1 8 6 61 5 2 45 2 4 4 69 0 04 9 6 6 44 2 2 12 2 0 4 32 3 2 21 9 4 4 02 0 1 1 63 4 3 2 S c0 . 7 83 1 . 41 . 43 2 . 11 . 13 1 . 62 . 72 822 8 . 72 3 . 52 . 1 T i2 . 0 91 5 7 89 01 7 2 77 21 5 2 11 4 78 7 5 5 73 3 5 88 2 0 2 07 4 4 5 95 7 6 5 V0 . 2 71 8 551 8 91 31 7 51 31 0 2 1 75 9 49 0 5 98 8 2 26 2 3 C r4 . 7 62 1 9 47 82 2 7 21 7 11 8 5 22 4 91 4 2 98 31 0 9 61 1 5 01 0 0 M n2 . 1 61 4 7 15 11 3 6 17 01 3 3 26 12 4 0 92 9 71 9 8 81 8 2 41 1 8 C o0 . 1 99 4 . 82 . 59 2 . 46 . 29 1 . 11 5 . 33 1 63 92 2 52 8 02 4 N i2 . 5 31 1 6 85 31 0 7 46 19 5 21 5 66 4 17 45 3 65 6 54 4 C u2 . 5 26 6 . 83 . 16 3 . 81 2 . 56 892 42 23 15 23 6 Z n1 . 3 77 2 . 93 . 37 4 . 76 . 71 1 22 65 4 88 15 0 05 6 91 3 4 G a0 . 3 99 . 30 . 68 . 6 71 . 0 76 . 5 80 . 3 65 59-3 93 G e0 . 9 71 . 20 . 40 . 9 6-0 . 8 90 . 2 4----- Y0 . 0 11 1 . 20 . 61 1 . 80 . 51 2 . 71 . 3----- Z r0 . 2 39 . 50 . 91 00 . 51 1 . 61 . 92 242 6 . 11 . 8 N b0 . 0 30 . 0 8 00 . 0 2 40 . 0 9 90 . 0 0 70 . 1 0 10 . 0 2 81 . 5 50 . 1 01 . 4 70 . 1 7 M o0 . 1 00 . 6 0 60 . 1 4 00 . 7 10 . 2 60 . 6 70 . 3 1----- H f< 0 . 0 0 10 . 3 2 70 . 0 6 50 . 3 50 . 0 20 . 3 80 . 0 6----- T a0 . 0 0 30 . 0 1 50 . 0 0 50 . 0 1 90 . 0 0 10 . 0 2 40 . 0 0 9----- W0 . 0 0 61 5 . 70 . 61 5 . 52 . 41 52----- S n-------1 . 7 30 . 5 82 . 2 90 . 7 8 注 检测限为 3 2μ m束斑时的检测限; 测定值的平均值为5 0个样品的平均值; G O R- 1 2 8 g 和 B C2 8的推荐值及报道值均引自 D a r e 等[ 1 1 ]; 表中 “- ” 代表缺失值。 含量并未发生变化( 图2 ) , 说明 C u 含量的较大变化 并不是磁铁矿中铜硫化物的包体造成的。根据矿物 学观察, 块状磁铁矿石中有少量黄铜矿等硫化物, 且 矿石并未发生氧化形成赤铁矿和铜蓝等氧化物, 所 以也排除了 C u含量的变化是由磁铁矿中铜蓝包体 造成的。因此, 磁铁矿中 C u含量的较大变化可能 是 C u 在磁铁矿中分布不均一造成的。 其次, 这种差别可能与两种方法不同的校正策 略有关。本研究所采用的无内标 - 多外标法可以有 效地克服磁铁矿的基体效应, 因为 B C2 8的测定值 与推荐值非常吻合( 图 1 c ) , 而 D a r e 等采用的内标 - 多外标法一般来说需要严格的基体匹配, 但是外 标 B C R- 2 G 、 N I S T3 6 1和 M A S S- 1的基体与磁铁 矿并不相同, 所以基体效应可能是导致两种方法结 果较大差别的原因。 3 无内标 -多外标法 L A-I C P-M S和 E M P A测试自然热液磁铁矿差异分析 3 . 1 两种分析手段测试结果对比 利用无内标 - 多外标法对大量自然热液磁铁矿 微量元素进行了分析, 发现热液磁铁矿中主要的微 量元素为 M g 、 A l 、 T i 、 V 、 C o 、 N i 、 Z n 、 C r 、 M n 、 G a 和 S n , 这些微量元素含量变化很大, 从零点几 μ g / g变化 到几千 μ g / g 。利用磁铁矿的微量元素组成, 可以有 效地示踪成矿过程和判别矿床成因等[ 1 4 - 1 8 ]。为了 探讨不同原位分析手段的利弊, 本研究将热液磁铁 矿样品的 L A- I C P-M S分析结果与 E M P A分析结 果进行粗略的对比。由于 E M P A较高的检测限, 热 液磁铁矿中的大部分微量元素的含量都低于检测 限, 只有 M g 、 A l 、 M n和 T i 等元素具有较高的含量, 可以与 L A- I C P- M S 数据进行对比。如图 3所示, M g 和 T i 的相关系数( R 2) 较高, 分别为 0 . 9 2和 0 . 8 2 , 而 A l 和 M n的相关系数较低, 分别为 0 . 4 8和 0 . 5 9 , 与 N a d o l l 等[ 2 6 ]的研究结果相似。N a d o l l 等[ 2 6 ] 在采用内标法对火成、 热液及变质磁铁矿进行微量 元素含量分析时, 也对部分元素的 L A- I C P- M S与 E M P A的分析结果进行了对比。两种分析方法 V含 量的相关系数为 0 . 8 5 ( 样品数为 1 7 2 ) , T i 含量的相 关系数为 0 . 7 9 ( 样品数为 1 8 9 ) , M g 、 C r 、 M n和 A l 含 量的相关系数分别为 0 . 9 7 、 0 . 9 4 、 0 . 4 6和 0 . 3 1 ( 样 985 第 6期孟郁苗, 等 无内标 - 多外标校正激光剥蚀等离子体质谱法测定磁铁矿微量元素组成第 3 5卷 ChaoXing 图 1 监控样测定值与推荐值及内标法测定值相关图 F i g . 1 C o r r e l a t i o n s h i pd i a g r a m s o f a n a l y s i s v a l u e s w i t hc e r t i f i e dv a l u e s b yi n n e r s t a n d a r dm e t h o d 品数分别为 3 0 、 8 、 6 3和 9 1 ) 。N a d o l l 等[ 2 6 ]
展开阅读全文

资源标签

最新标签

长按识别或保存二维码,关注学链未来公众号

copyright@ 2019-2020“矿业文库”网

矿业文库合伙人QQ群 30735420