LA—ICP—MS在地質樣品元素分析中的應用

摘要：隨著科技的進步，人們越來越習慣于應用科學方式解決目前遇到的問題。由于地質礦石樣品中存在各種各樣形式的元素，而每一種元素都可能會促進國家的進步和發展，因此提升地質樣品元素分析水平是非常關鍵的。目前我國使用的方式是LA-ICP-MS，這種方式是近幾年一直被高效利用的元素分析技術。文章論述了LA-ICP-MS技術在地質樣品元素分析中的應用。

關鍵詞：LA-ICP-MS；地質礦石樣品；元素分析；地質環境；全巖樣品 文獻標識碼：A

中圖分類號：P618 文章編號：1009-2374（2016）35-0204-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.100

一個國家的進步不僅僅需要各行各業的進步，最關鍵的就是要靈活應用科學技術，以保證國家和社會能夠持續穩定地提升發展速度。本文論述的是LA-ICP-MS技術的應用情況，由于地質樣品中元素分析成果會直接影響到我國地質環境和國家經濟建設，所以利用有效的方式至關重要，而LA-ICP-MS技術可以提升地質樣品元素的分析效率。希望通過全文的論述能夠給相關部門提供一定的參考。

1 全巖樣品整體分析

一般情況下，總是將LA-ICP-MS技術與SN-ICP-MS分析技術相互類比，但是由于LA-ICP-MS技術具有一定的特性能夠比SN-ICP-MS有優勢。首先利用LA-ICP-MS分析技術需要使用的制備是比較簡單的，同時分析效率也是非常高的，而LA-ICP-MS方式是在比較低的背景下應用的，氧化物干擾也是概率很低的，所以說，使用LA-ICP-MS技術能夠有效保證地質樣品中元素的分析工作質量。但是根據實際操作，常常將LA-ICP-MS分為三種不同方式：第一種方式是巖石薄片直接分析；第二種是粉末壓片法；第三種是熔融玻璃法。使用LA-ICP-MS技術對地質礦產進行元素分析最關鍵的步驟就是明確主要元素和微量元素在樣品中能否分布均勻，由于獲得這種信息的方式非常難，所以獲得主、微量元素在樣品中的分布會直接影響LA-ICP-MS分析全巖樣品的工作效率。利用激光會對礦物質產生腐蝕作用，但是由于礦物質不同，所以產生的剝蝕作用也是不一樣的。LA-ICP-MS分析方式主要適用于隱晶質火山巖、細粒的泥質巖石或者火山玻璃。

在對礦物產中的元素進行定量計算的時候，主要是采用同位素稀釋法和外標校正、內標歸一化法，這兩種方式具有不一樣的原理應用。采用內標歸一化法的時候，通過將內標元素加入粉末壓片或者在熔融過程中加入，就能夠獲得主、微量元素，還有一種方式是利用獨立方式能夠獲得主、微量元素。但是采用總量歸一化法就不能同上述方式獲得主、微量元素，這種方式主要是根據獲得樣品中的揮發組分含量進行相應的判定。

2 硅酸鹽和碳酸鹽礦物

由于LA-ICP-MS技術能夠使用相同的方式對硅酸鹽礦物進行分析，所以可以說分析硅酸鹽礦物和分析硅酸巖全巖方式是一致的，而常用的分析方式又有許多種分類，主要有以NIST SRM 610或者SRM 612作單外標，采用Ca、Si、Mg等元素進行單（多）內標歸一化校正或者總量歸一化校正。這種方式的測定分析重點是一個NIST標準玻璃，只要測定結果準確，就能夠從中得出大部分的元素分析。但是由于NIST標準玻璃特殊的基體效應會影響分析準確性，所以說應該使用精度較高的儀器進行分析，同時還應該優化參數設置。第二種方式是以硅酸鹽標準玻璃為標準進行相應的分析，同時需要采用總量歸一化法或者單內標法進行校正。采用這種方式不僅能夠從硅酸鹽礦物中得到微量元素，還能夠準確地獲得EMP元素含量以及元素的精密度。第三種方式是用多種元素進行混合作為標準溶液，之后利用內標法或總量歸一化法進行校正。

隨著時代的進步，在實驗室中使用的樣品都是由美國USGS的Ca質碳酸鹽壓片MACS-3組成的，正是由于這種壓片具有大于1ppm的50多種微量元素，因此能夠更加精細地得出相應元素的含量等特性。利用LA-ICP-MS分析方式會影響基體效應，所以說要重視碳酸鹽基體標準樣品大量的校對工作。使用碳酸鹽粉末壓片并不是非常完美的，而是由于該壓片中含有的個別元素含量不均一，所以會直接影響到分析質量。使用的校正方式主要是外標校正和內標歸一化兩種方式相互結合，這樣一來就能夠有效分析碳酸鹽中微量元素。科學家對于碳酸鹽礦物質中的各種元素進行相應的分析，也得出相應的結論，這樣就能夠建立一定的分析方式供后人使用。

3 金屬氧化物和金屬硫化物

對于分析金屬氧化物和金屬硫化物中微量元素，就應該使用內標法或者總量歸一化法進行分析結果的確認。由于徐鴻志和Huelin等科學家利用的方式是以SRM 610作為外標，同時采用的分析方式是內標法和總量歸一化兩種方式結合，共同應對Fe-Mn氧化物的分析，以得出其中微量元素的相關信息。而Nadoll和Koenig組合使用的方式則是根據玻璃標準物質進行相應的分析，以得出磁鐵礦中微量元素的相關信息。Donohue的隊伍研究的方式是利用SRM 610，分析鈦鐵礦中相關信息，以保證其中微量元素的含量信息能夠獲得完整。正是由于不同的科學研究隊伍使用不同的方式得出金屬氧化物中微量元素的含量和種類，才能夠足夠保證我國科學研究的進步和發展，為地質礦物中元素研究工作提供更多可參考的

內容。

還有科學研究隊伍使用的方式是總量歸一化，這種方式主要是根據BCR-2G、BHVO-2G和BIR-1G的性質，對榴輝巖進行相應的分析，以保證在研究中能夠確定巖石中Zr含量和EMP是一致的，而使用的分析技術也是LA-ICP-MS。對于硫化物的分析，采用的校正方式是對硫化物標準和硅酸鹽玻璃標準進行相關校正。由于硅酸鹽玻璃標準中含有比較金貴的金屬元素，但是由于這些元素的含量非常低，并且在物質中的分布也是非常不均勻的，因此要想保證分析結果準確度高，就應該重視LA-ICP-MS分析技術的應用，而分析主體大多都是硫化物標準。

4 單個熔體和流體包裹體

在研究單個熔體和流體包裹體的時候，主要采用的方式也是LA-ICP-MS分析法，由于科學實驗隊伍不同，對于實驗記載使用的具體流程也有一定的區別，正是由于科學家對于單個熔體的分析和流體包裹體的分析方式具有一定的區別，所以說能夠很好地在實驗中形成對照，以表明使用哪一種方式是最合適的。但是由于人造的包裹體和天然形成的包裹體內部壓力是不一致的，所以說一旦包裹體被打開，就會釋放出揮發性物質，但是由于內部壓力不同，揮發性物質釋放的速率也是不一致的，這樣一來就會對后續的實驗造成一定的影響，使得實驗誤差偏大，不能夠得出精確的結果。

因此，Shepherd等人采用以人造包裹體作外標，利用cryo-SEM-EDS測定的Cl含量作內標來分析單個流體包裹體組成。另外，采用和包裹體直徑相等的束斑直接剝蝕時，爆裂和濺射作用會將包裹體中的部分物質沉淀在樣品表面和樣品池中，而引起元素的選擇性丟失。在定量校正方面，可以利用鹽度（通過其他獨立方法獲得）計算等量的Na或者Cl含量作內標，利用NIST玻璃或者直接剝蝕液體標準作外標校正計算。Allan等人對人工合成流體包裹體的LA-ICP-MS分析表明，絕大部分元素的準確度優于15%、精密度優于15%～30%、檢出限介于1～100ppm（與包裹體體積有關）。

需要注意的是利用鹽度對流體包裹體中Na含量的估算是影響該方法準確度的重要因素。近年來，對單個流體包裹體中S、Cl、Br的LA-ICP-MS分析方法研究也取得了重要進展。目前，利用LA-ICP-MS對單個熔體包裹體的分析主要有兩種方案：（1）對多相熔體包裹體進行高溫淬火均一化處理后，采用內標歸一化（可以利用EMP獲得內標元素含量）或者總量歸一化和外標法校正（類似于分析硅酸鹽玻璃）。采用對包裹體淬火均一化處理過程可能存在以下問題：對于含有氣、液相的多相包裹體，加熱會導致潛在的爆裂和泄露；（2）直接用LA-ICP-MS剝蝕獲得寄主礦物和包裹體的混合信號，然后通過數據處理扣除寄主礦物的貢獻而獲得包裹體中的主、微量元素組成。直接用LA-ICP-MS分析未出露包裹體的方法擴大了在同一個探針片內可測定包裹體的數量，便于統計分析，更能全面地反映巖漿演化信息等。該方法的不足是必須通過其他獨立方法獲得包裹體中某個元素的含量，或者該元素在寄主礦物和包裹體間的含量比值，或者某個元素在包裹體中的含量極低。

5 結語

通過全文論述，能夠十分清楚地看出LA-ICP-MS技術的應用現狀，由于LA-ICP-MS技術在目前的地質樣品元素分析工作中能夠提供有效的結果，所以說，這種方式被廣泛利用。但是每一種方式都需要不斷更新才能夠提升自身水平，LA-ICP-MS技術就是這樣，在使用該技術的時候，要針對不同的礦物進行相應的研制，以便得出基體匹配的標準物質，同時還需要完善元素分餾效應機理的消除和改善方式，以防萬一能夠利用這種方式為后期工作提供參考。還應該重視對天然樣品的分析，以提升準確度。要想保證我國的礦物元素分析效率，就應該重視LA-ICP-MS技術的研發和應用。總而言之，利用更加科學有效的方式提升我國的礦物元素分析測定工作效率，這樣才能促進我國經濟建設力度，同時還可以從根本上促進社會和人們生活水平的提升。

參考文獻

[1] 陳璐.碳酸巖樣品微量元素LA-ICP-MS微區原位準確分析方法研究[D].中國地質大學，2011.

[2] 李鳳春.LA-ICP-MS聯用條件優化及在鋯石U-Pb測年中的應用[D].成都理工大學，2010.

作者簡介：李成雄（1984-），湖北黃岡人，新疆地質礦產勘查開發局第一地質大隊化驗組組長，實驗測試工程師，研究方向：化學實驗分析測試、地質樣品常規化學分析測試及化探區域調查樣品分析測試。

（責任編輯：秦遜玉）