【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于化學分析，具體涉及一種激光氟化-氣體質譜（lf-irms）測定鉻鐵礦氧同位素的方法。
技術介紹
1、鉻鐵礦是固溶體(mg,?fe)(al,?cr,?fe)2o4尖晶石組中富鉻的端元，可分為三大類型：鋁尖晶石、鉻尖晶石和鐵尖晶石。鉻鐵礦作為超鎂鐵質-鎂鐵質巖漿最早期結晶的主要礦物之一，能夠記錄原始巖漿的重要信息，其氧同位素組成在揭示上地幔特性、研究熔體與流體運移過程以及解析俯沖帶地殼物質再循環方面具有重要的科學意義。
2、激光氟化-氣體質譜（lf-irms）氧同位素測試方法，是利用co2激光探針在brf5強氧化劑作用下提取反應物中氧氣的方法。相較于傳統方法，lf-irms所需樣品量降低70%，分析效率提高2倍；激光產生的高溫（>2000?k）可以分析鋯石、橄欖石、石榴石等難熔礦物。但是，使用氧同位素測試基準方法（激光氟化-氣體質譜法）分析測試時，鉻鐵礦存在氧氣產率較低的問題。heck?et?al.?(2010)?對世界上最大的鉑族元素礦床-南非布什維爾德雜巖體中鉻鐵礦分析時，發現測試過程中氧氣產率較低，氧同位素值重復性差。通過增加brf5試劑量，僅對于某些樣品可以提高氧氣產率，獲得較好的氧同位素值。但是對于部分樣品（如uwcr-3）氧氣產率只有63%~85%，氧氣產率并未得到提高。因此，單純提高brf5試劑量不能徹底解決鉻鐵礦氧同位素測試過程中氧氣產率低的問題。而且，brf5與鉻鐵礦反應生成的o2作為氧化劑，參與了變價元素cr的部分氧化，導致氧氣產率降低，并造成了氧同位素分餾，因此δ18o值存在一定
3、為了解決傳統鉻鐵礦激光氟化-氣體質譜法氧同位素測試過程中氧氣產率較低、氧同位素分餾、鉻鐵礦δ18o值不確定等技術問題，本專利技術開發一種改進的激光氟化-氣體質譜（lf-irms）測定鉻鐵礦氧同位素方法，有效提高了氧氣產率，提高氧同位素值的準確性。
技術實現思路
1、為了解決鉻鐵礦激光氟化-氣體質譜法氧同位素測試過程中氧氣產率較低問題，本專利技術提供一種激光氟化-氣體質譜（lf-irms）氧同位素測試方法，能夠有效提高氧氣產率、減少氧同位素分餾，并建立校正方程對數據進行校正，得到鉻鐵礦中準確的δ18o值。
2、本專利技術的第一方面，提供一種激光氟化-氣體質譜測定鉻鐵礦氧同位素的方法，包括如下步驟：
3、1）樣品篩選：對鉻鐵礦的主量元素、氧同位素分析，得到均一性樣品。
4、具體包括如下步驟：
5、1.1通過掃描電子顯微鏡（sem）分析選擇純度高、裂縫和包裹體較少的鉻鐵礦石樣品，并通過電子探針（epma）檢查其主量元素（mgo、al2o3、cr2o3、feo）均一性。
6、1.2對鉻鐵礦樣品進行激光氟化-氣體質譜法分析氧同位素。
7、進一步地，步驟1.1中，所述電子探針檢測過程中，電壓為10~20?kv，電流為10~30na，束斑直徑為0.5~1.5μm，峰位的計數時間為10~20?s，前后背景值的計數時間均為5~10s。
8、進一步地，x-射線強度使用zaf校正法進行校正。
9、進一步地，使用的是spi標準礦物標樣：透長石（k），鎂鋁榴石（fe,?al），透輝石（ca,?mg），硬玉（na），薔薇輝石（mn），橄欖石（si），金紅石（ti）。
10、進一步地，所述鉻鐵礦的cr#值（cr/(cr+al)）為16~84。
11、本專利技術選擇主量元素（mgo、al2o3、cr2o3、feo）均一性較高的鉻鐵礦樣品。
12、本專利技術的一個實施例中，四個鉻鐵礦樣品dz15-93b、dz15-102、zd17-57、531-6的cr#值（cr/(cr+al)）依次為16、38、66、84。所有鉻鐵礦樣品mgo含量變化范圍為13.9~19.3wt%，rsd為0.75~1.16?%；al2o3含量范圍為8.1~51.5?wt%，rsd為0.47~2.08%；cr2o3含量范圍為14.9~62.6?wt%，rsd為0.55-2.71?%；feo含量范圍為12.8~16.6?wt%，rsd為1.41~3.08?%。結果表明，所有鉻鐵礦樣品的主量元素（mgo、al2o3、cr2o3和feo）分布均一。
13、進一步地，步驟1.2中，所述激光氟化-氣體質譜法中，待測樣品重量為1~4?mg，在樣品室內與純化的brf5試劑反應釋放氧氣。激光室產生的氣體通過低溫冷阱進行純化，收集的純化o2在質譜儀上進行測試。
14、所述brf5（氣體形式）用量300~500mbar。
15、所述低溫冷阱采用液氮，所述液氮溫度為-190~-200?℃。
16、所述激光氟化-氣體質譜法中采用標準物質鋯石和石榴石，用于監控數據質量。
17、本專利技術的一個實施例中，四個鉻鐵礦樣品dz15-93b、dz15-102、zd17-57、531-6的氧同位素具有很好的均一性。
18、任選地，對反應后殘渣進行tescan自動礦物分析系統（tescan?intergratedmineral?analyzer，簡稱tima）檢測分析，加速電壓為20~30?kv，電流為8~12na，工作距離為10~20?mm，電流和bse信號強度使用鉑法拉第杯自動程序校準，eds信號使用mn標樣校準。測試中使用解離模式，同時獲取bse圖和eds數據，每個點的x射線計數為1000。像素大小為2~3μm，能譜步長為5~6?μm。
19、本專利技術的一個實施例中，驗證了殘渣中包含cro3，并推導出強氧化劑brf5與鉻鐵礦的反應歷程，從而確定氧氣產率降低的原因：氧化反應生成的o2又作為氧化劑，參與了變價元素cr的部分氧化過程，將其從cr3+氧化為cr6+，生成物為cro3，消耗了部分o2，從而導致o2的產率下降。
20、2）鉻鐵礦樣品與含氧礦物混合，進行激光氟化-氣體質譜法分析氧同位素。
21、所述含氧礦物為鋯石（zrsio4），所述鋯石與鉻鐵礦的質量比為（1~3）:1。
22、鋯石（zrsio4）因其具有穩定的硅氧四面體結構、物理化學性質穩定、封閉溫度高等特點，常被用作同位素定年（u-pb）和同位素示蹤（zr、si、o）測試時標準物質。專利技術人發現，通過加入含氧礦物鋯石可以提高鉻鐵礦樣品的氧氣產率，從而有利于提高檢測鉻鐵礦中氧同位素δ18o值的準確性。
23、進一步地，將鉻鐵礦樣品和含氧礦物混合，進行激光氟化-氣體質譜法分析氧同位素。
24、所述激光氟化-氣體質譜法中，待測樣品重量為1~4?mg，在樣品室內與純化的brf5試劑反應釋放氧氣。激光室產生的氣體通過低溫冷阱進行純化，收集的純化o2在質譜儀上進行測試。
25、所述brf5用量300~500mba本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種激光氟化-氣體質譜測定鉻鐵礦氧同位素的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述主量元素為MgO、Al2O3、Cr2O3、FeO；鉻鐵礦的Cr/(Cr+Al)為16~84。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電子探針檢測過程中，電壓為10~20kV，電流為10~30?nA，束斑直徑為0.5~1.5?μm，峰位的計數時間為10~20?s，前后背景值的計數時間均為5~10?s。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，標準礦物標樣為：透長石（K），鎂鋁榴石（Fe,?Al），透輝石（Ca,?Mg），硬玉（Na），薔薇輝石（Mn），橄欖石（Si），金紅石（Ti）。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光氟化-氣體質譜法中，待測樣品重量為1~4?mg，BrF5試劑用量300~500mbar。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氧礦物為鋯石（ZrSiO4），所述鋯石與鉻鐵礦的質量比為（1~3）:1。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述Cr2O3含量與δ18O差值的校正方程為y?=-0.0004x2?+?0.051x?-?0.6933?+?0.75（III），其中y為δ18O差值，x為氧氣產率差值。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.2還包括采用TESCAN自動礦物分析系統對殘渣進行檢測分析，加速電壓為20~30?kV，電流為8~12?nA，工作距離為10~20?mm，電流和BSE信號強度使用鉑法拉第杯自動程序校準，EDS信號使用Mn標樣校準。
10.根據權利要求1-9任一項所述激光氟化-氣體質譜測定鉻鐵礦氧同位素的方法，用于鉻鐵礦氧同位素的檢測與分析。
...【技術特征摘要】
1.一種激光氟化-氣體質譜測定鉻鐵礦氧同位素的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述主量元素為mgo、al2o3、cr2o3、feo；鉻鐵礦的cr/(cr+al)為16~84。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電子探針檢測過程中，電壓為10~20kv，電流為10~30?na，束斑直徑為0.5~1.5?μm，峰位的計數時間為10~20?s，前后背景值的計數時間均為5~10?s。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，標準礦物標樣為：透長石（k），鎂鋁榴石（fe,?al），透輝石（ca,?mg），硬玉（na），薔薇輝石（mn），橄欖石（si），金紅石（ti）。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光氟化-氣體質譜法中，待測樣品重量為1~4?mg，brf5試劑用量300~500mbar。
【專利技術屬性】
技術研發人員：許俊杰，馮連君，李洪偉，
申請(專利權)人：中國科學院地質與地球物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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