激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法测定碳酸盐矿物中元素组成

作者：罗涛; 卿丽媛; 刘金雨; 张文; 何焘; 胡兆初

来源：岩矿测试, 2023, 42(05): 996-1006.

DOI：10.15898/j.ykcs.202308020117

• 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法
• 碳酸盐矿物
• 微量元素
• 气溶胶局部提取
• 高频率激光剥蚀

碳酸盐中微量元素信息可为探究古环境、古气候演化、壳幔相互作用以及成岩成矿等重要地质作用过程提供关键约束，其微量元素含量的准确测定一直备受学者关注。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICPMS）可提供碳酸盐矿物中微量元素含量的精细信息，而常规激光测试方法严重制约着碳酸盐矿物微量元素分析的空间分辨率和低含量元素的检测能力。相比于常规剥蚀池条件时的低频率分析，本研究通过采用气溶胶局部提取快速清洗剥蚀池结合高频率激光剥蚀的方式，快速提升激光微区分析瞬时信号强度，有效地提升峰形信号灵敏度（约13倍），碳酸盐激光微区元素检出限降低5～10倍。在此激光分析模式下，分别采用纳秒和飞秒激光剥蚀联用四极杆等离子体质谱仪（LA-Q-ICP-MS），以NIST610玻璃为外标，Ca为内标开展了较小激光剥蚀束斑（32μm）条件下碳酸盐矿物中微量元素（亲石元素、亲铁和亲硫元素）分析。结果表明，纳秒和飞秒激光分析碳酸盐矿物标样CGSP-A、CGSP-B、CGSP-C、CGSP-D和MACS-3获得的亲石元素（如Sc、Sr、Y、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Th等）测试值与推荐值在误差范围内一致；而亲铁和亲硫元素（如Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb和Pb）测试结果则存在较大偏差（大于20%），这可能与本研究选用的高频激光剥蚀和较小剥蚀束斑（32μm）造成显著的“Downhole”分馏效应有关。本研究通过研制新型激光剥蚀池，改变激光剥蚀方式，即采用气溶胶局部提取剥蚀池和高频率剥蚀方法可有效地提升碳酸盐矿物微量元素（如亲石元素）分析的空间分辨率和低含量元素检测能力，有利于促进碳酸盐矿物在地质环境等领域的广泛应用。

• 单位
  地质过程与矿产资源国家重点实验室; 中国地质大学（武汉）