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微钻取样-TIMS/MC-ICPMS和LA-MC-ICPMS分析矿物岩石87Sr/86Sr比值的技术比较

张乐, 任钟元, 丁相礼, 吴亚东, 赖永旺

张乐, 任钟元, 丁相礼, 吴亚东, 赖永旺. 微钻取样-TIMS/MC-ICPMS和LA-MC-ICPMS分析矿物岩石87Sr/86Sr比值的技术比较[J]. 岩矿测试, 2014, 33(5): 615-624.
引用本文: 张乐, 任钟元, 丁相礼, 吴亚东, 赖永旺. 微钻取样-TIMS/MC-ICPMS和LA-MC-ICPMS分析矿物岩石87Sr/86Sr比值的技术比较[J]. 岩矿测试, 2014, 33(5): 615-624.
Le ZHANG, Zhong-yuan REN, Xiang-li DING, Ya-dong WU, Yong-wang LAI. A Comparison of Microdrilling-TIMS/MC-ICPMS and LA-MC-ICPMS for Micro-sample Sr Isotope Measurement[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, 33(5): 615-624.
Citation: Le ZHANG, Zhong-yuan REN, Xiang-li DING, Ya-dong WU, Yong-wang LAI. A Comparison of Microdrilling-TIMS/MC-ICPMS and LA-MC-ICPMS for Micro-sample Sr Isotope Measurement[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, 33(5): 615-624.

微钻取样-TIMS/MC-ICPMS和LA-MC-ICPMS分析矿物岩石87Sr/86Sr比值的技术比较

基金项目: 

国家自然科学基金重大研究计划项目(91214202)

详细信息
    作者简介:

    张乐,硕士研究生,同位素地球化学。E-mail: zhangle-001@qq.com

    通讯作者:

    任钟元,研究员,主要从事火成岩岩石学和同位素原位分析研究。E-mail: zyren@gig.ac.cn

  • 中图分类号: O614.232;O657.63

A Comparison of Microdrilling-TIMS/MC-ICPMS and LA-MC-ICPMS for Micro-sample Sr Isotope Measurement

  • 摘要: 微区Sr同位素体系相对于传统全岩Sr同位素研究,可以揭示样品自身存在的不均一性,更好地反映样品经历的地质过程,已被广泛应用于各种地质研究领域,如研究壳幔相互作用、岩浆起源和演化,岩浆体系开放性研究,沉积盆地物源示踪及气候环境研究。准确测定Rb-Sr同位素比值是应用该同位素体系的前提。微钻取样-热电离质谱/多接收电感耦合等离子体质谱(TIMS/MC-ICPMS)和激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICPMS)作为分析地质样品微区Sr同位素组成的有效手段,已经得到了较为广泛的应用。两种技术在样品制备、干扰校正和质谱测试等方面各具优势和不足。微钻取样-TIMS/MC-ICPMS的最大优势是可获得高精度的Sr同位素数据(外精度优于100×10-6,2SD);但由于需要进行化学处理,流程繁琐耗时(约10天),实验周期较长,同时需要严格控制化学流程空白,且取样直径(200~2000 μm)和取样深度(100~2000 μm)较大,空间分辨率较低,但是该方法可以对高Rb样品(如钾长石)进行有效分析。LA-MC-ICPMS的最大优势是样品制备简单,数小时即可完成,且分析效率高,根据样品Sr含量的大小激光束斑直径多在60~300 μm之间变化,其空间分辨率较前一种方法高,可在短时间内对大量样品进行分析。但由于不能进行化学分离,分析过程中存在多种干扰(如Rb、Ca、Kr和REEs等),影响了测试的精度(约200×10-6,2SD)和准确度(约150×10-6)。该方法目前只能对高Sr低Rb的样品(如斜长石、磷灰石等)进行有效分析,而对于干扰元素含量较高的样品目前无法应用。本文认为,对于微钻取样法,应将改进化学流程作为重点研究方向,提高化学处理效率,同时改善微钻取样法的取样技术,减小取样直径和深度以提高空间分辨率;对于激光剥蚀法,重点突破Kr、Rb和二价REEs等干扰校正问题,提高干扰元素含量较高的样品的分析精度和准确度,同时需要提高仪器灵敏度以满足低Sr含量样品的分析要求。

  • 图  1   地幔和地壳中Sr同位素的演化(据Faure和Powell[2])

    Figure  1.   The evolution of Sr isotope in mantle and crust (after Faure and Powell[2])

    图  2   Sr同位素化学分离流程(据参考文献[26])

    Figure  2.   Sketch map of chemical separation for Sr isotope (after Reference [26])

    图  3   Rb和Sr淋洗曲线示意图(转自参考文献[26],图 3)

    Figure  3.   Schematic diagram of elution of Rb and Sr (from Reference [26], Fig.3)

    图  4   钾长石Rb-Sr等时线(转自参考文献[7]的图 6)

    Figure  4.   Rb-Sr isochron diagram of a single K-feldspar crystal (from Reference [7], Fig.6)

    图  5   Columbia River玄武岩中的斜长石斑晶和基质的Sr同位素组成(修改自参考文献[50]的图 2)

    Figure  5.   The Sr isotopic composition of a plagioclase crystal and its host groundmass in Columbia River basalt (modified from Reference [50], Fig.2)

    表  1   两种微区87Sr/86Sr同位素分析方法对比

    Table  1   A comparison of two methods for in-situ Sr isotope measurement

    分析技术 化学
    处理
    样品
    准备
    质谱测试/样品
    (单点)
    采用直径
    (μm)
    采样深度
    (μm)
    Sr含量 Rb/Sr 精度
    (2SD)
    准确度 参考文献
    微钻取样-TIMS
    /MC-ICPMS
    约10天 1 h(TIMS)/
    10 min [18]
    200~2000 100~ 2000 > 50×10 -6 不受限 < 50×10 -6
    ~100×10 -6
    < 50×10 -6 [5, 15, 26, 29]
    LA-MC-ICPMS 几小时 3 min 60~300 50~200 > 300×10 -6 < 0.02 50×10 -6
    ~250×10 -6
    50×10 -6
    ~250×10 -6
    [16, 25, 38,
    39, 40, 43]
    下载: 导出CSV
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图(5)  /  表(1)
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-08
  • 修回日期:  2014-05-29
  • 录用日期:  2014-05-29
  • 发布日期:  2014-05-24

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