楊明靈 石永春（河北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)大隊(duì)，河北承德 067000）

LA-ICP-MS法在硅酸鹽礦物元素測(cè)定中應(yīng)用的價(jià)值

楊明靈 石永春（河北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)大隊(duì)，河北承德 067000）

LA-ICP-MS法是激光剝蝕—電感耦合等離子體質(zhì)譜法的簡(jiǎn)稱，是一種微區(qū)元素和同位元素分析技術(shù)，本文利用LA-ICP-MS對(duì)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ATHO-G和未知鋯石樣品進(jìn)行分析得知，此種方法診斷的準(zhǔn)確度和靈敏度高，效果顯著，在硅酸鹽礦物元素測(cè)定中應(yīng)用價(jià)值顯著。

LA-ICP-MS法；硅酸鹽礦物元素；應(yīng)用價(jià)值

LA-ICP-MS法雖然在地質(zhì)礦物樣品的多元素分析中顯示出較大的優(yōu)勢(shì)，但是其基體效應(yīng)與分析物質(zhì)存在采集和傳輸?shù)淖兓?，需要有效的校?zhǔn)機(jī)制進(jìn)行補(bǔ)償。常采用的校準(zhǔn)方法是外標(biāo)與內(nèi)標(biāo)結(jié)合的方法，通過在樣品中加入固有元素作為內(nèi)標(biāo)，根據(jù)內(nèi)標(biāo)元素的含量計(jì)算，完成對(duì)樣品的微區(qū)分析。外標(biāo)與基體結(jié)合的方法在硅酸鹽礦物中的應(yīng)用，能夠?qū)ζ渲械亩喾N微量元素進(jìn)行定量分析，但是此種方法需要采用其他微區(qū)分析技術(shù)或者對(duì)已知基本樣品根據(jù)化學(xué)計(jì)量學(xué)推算所選擇的內(nèi)標(biāo)元素的含量。而本文不采用內(nèi)標(biāo)法，直接采用外標(biāo)—基本歸一結(jié)合方法對(duì)硅酸鹽類巖石礦物中的主、次、痕量元素進(jìn)行測(cè)定，以分析此種方法在硅鹽酸類礦物元素測(cè)定的價(jià)值。

1 LA-ICP-MS技術(shù)及基體歸一方法原理分析

1.1 LA-ICP-MS技術(shù)原理：LA-ICP-MS法的原理是在樣品表面聚集激光束并使樣品表明產(chǎn)生熔蝕氣化，通過He、Ar等載氣將樣品的氣溶膠送到等離子體中進(jìn)行電離，使用質(zhì)譜系統(tǒng)完成對(duì)樣品的質(zhì)量的過濾操作，使用接收器區(qū)別檢測(cè)出具有不同質(zhì)荷比的離子［1-2］。

1.2 基體歸一方法原理：基體歸一方法具體操作方法為：直接采用外標(biāo)法得到樣品中待測(cè)元素的濃度以及所有主含量元素的濃度，然后再將主含量元素氧化物加和后進(jìn)行100%歸一，求出變化幅度系數(shù)K’，最后對(duì)外標(biāo)法結(jié)果進(jìn)行校正，得到待測(cè)元素的最終分析結(jié)果。采用基體歸一法最大的優(yōu)點(diǎn)主要為避免預(yù)先采用其他微區(qū)分析技術(shù)對(duì)未知樣品中內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行定量。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器選擇

選擇等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)熱電公司生產(chǎn)，型號(hào)：iCAP Qc），此儀器具有較高分辨率與靈敏度，能夠與磁、電結(jié)合，還能與激光剝蝕技術(shù)一起使用，完成對(duì)激光固體的采樣操作，選擇激光剝蝕系統(tǒng)（New Wave公司生產(chǎn)，型號(hào)：UV213），此儀器為213nm Nd：YAG的固體激光，具有改善傳輸過程和分析靈敏度的功能，能夠在研究樣品上打出平底的坑穴。

2.2 方法

實(shí)驗(yàn)具體步驟為：①調(diào)試等離子體質(zhì)譜儀的工作參數(shù)；②將合成硅酸鹽熔融玻璃片作為外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，完成對(duì)天然硅酸巖石流紋巖熔融玻璃片與天然鋯石樣品的處理，使用環(huán)氧樹脂固定樣品，完成對(duì)樣品表面的拋光操作并使用酒精棉擦拭樣品表面。③激光剝蝕：調(diào)試激光束斑的參數(shù)，完成對(duì)激光采樣操作，在此過程中先遮擋激光束16s后連續(xù)剝蝕樣品上的點(diǎn)位45s，接著使用氦氣對(duì)樣品進(jìn)行14s的清洗，控制樣品的分析時(shí)間為75s。④ICP-MS測(cè)量與分析：在激光點(diǎn)燃時(shí)即開始ICPMS的信號(hào)測(cè)量，應(yīng)用低分辨模式提升靈敏度。

2.3 結(jié)果

使用基體歸一的校準(zhǔn)方式分析天然硅酸巖石流紋巖熔融玻璃片（德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ATHO-G）與天然鋯石樣品，通過檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析結(jié)果顯示，內(nèi)標(biāo)法與基體歸一法對(duì)天然硅酸巖石流紋巖熔融玻璃片與天然鋯石的分析結(jié)果具有較高的符合度。常見硅酸巖中元素Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、K2O等項(xiàng)目的RE（%）和RSD（%）均符合要求。

3 LA-ICP-MS法在硅酸鹽礦物元素測(cè)定中應(yīng)用的價(jià)值

LA-ICP-MS中的基體歸一定量技術(shù)在硅酸鹽微區(qū)多元素分析中的應(yīng)用，其分析結(jié)果的準(zhǔn)確度與加和元素的完整程度具有較大關(guān)系，完全加和元素對(duì)分析結(jié)果存在的相對(duì)誤差極小［3-4］。此方法在陰離子測(cè)定中具有較高的難度，主要因?yàn)镃、S、Cl等陰離子具有較高的含水性，使用氧化物加和與歸一過程容易造成分析誤差；在硅酸鹽的主量元素中，因Mn、Fe、Zr、Si、Na、Al、P、K、Ti等元素都屬于較輕的元素，應(yīng)用氧化物加和不成重元素的變化存在一定的局限性，但是與單元素內(nèi)標(biāo)法相比，具有顯著優(yōu)勢(shì)。礦物樣品微區(qū)原位元素濃度的三維變化對(duì)地質(zhì)學(xué)家而言有著重要意義，LA-ICP-MS法具有提供三維信息的功能，應(yīng)用激光進(jìn)行點(diǎn)位的垂直向下剝蝕，能夠得到這個(gè)點(diǎn)位的垂直分布信息。對(duì)于垂直分布非均勻的基體元素，應(yīng)用逐點(diǎn)校正氧化物加和能夠得到較準(zhǔn)確的元素垂直分布信息。基體歸一法在水平方向的掃描中的應(yīng)用，不存在內(nèi)標(biāo)法中內(nèi)標(biāo)元素變化的可能性。

綜上所述，應(yīng)用LA-ICP-MS法對(duì)硅酸鹽礦物元素進(jìn)行定量分析，同時(shí)結(jié)合基體氧化物加和與歸一方法完成對(duì)分析的校準(zhǔn)，能夠提高元素空間分布測(cè)定的敏感度，準(zhǔn)確測(cè)定出硅酸鹽礦物質(zhì)中的主、次量元素的含量。

［1］陳春飛，劉先國(guó)，胡兆初.LA-ICP-MS微區(qū)原位準(zhǔn)確分析含水硅酸鹽礦物主量和微量元素

［2］.地球科學(xué)（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)），2014，（05）：525-536.

［3］袁繼海，詹秀春，孫冬陽(yáng).激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜分析硅酸鹽礦物基體效應(yīng)的研究［J］.分析化學(xué)（IF 0.769），2011，（10）：1582-1588.