科研进展

广州地化所成功开发锆石水含量和氧同位素同时测定新方法

  

  名义无水矿物中的水含量和氧同位素是两个重要的地球化学指标,对于了解地球动力学过程、揭示矿物本身以及水的来源等方面具有重要指示意义。此前,由于大型高精度SIMS腔体大、难以获得高真空,导致水含量的背景值过高,难以满足低水含量样品测试要求。

  锆石作为地球科学研究中应用最广泛的一种名义上的无水矿物,在SIMS测试时除了面临仪器背景值高的困难以外,还面临着锆石水含量标准物质缺乏的难题。因此要成功实现同时测试锆石中水含量和氧同位素,标准样品的开发与降低仪器背景值两个方面缺一不可。

  针对以上问题,中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室夏小平研究员领导的研究团队与中国科学技术大学和南京大学的合作者一道利用CAMECA IMS 1280-HR型二次离子质谱仪开展了该方法研究。他们首先找到了一种新的制靶方法,保证了氧同位素的分析精度。又自主研制了一套液氮自动加注装置,使仪器样品分析室可以长期稳定地保持高真空,从而在国际上首次将大型高精度SIMS测量水含量的背景值降到了10ppm以下。在此基础上,他们成功从20颗宝石级的锆石颗粒中挑选出8颗水含量均一的锆石碎片进行下一步的SIMS测试。

  锆石水含量和氧同位素的同时测试不但使得大型SIMS这种贵重仪器的使用效率提升一倍,更重要的是避免了地质样品广泛存在的不均匀性所导致的数据解耦,保证了实验数据正确的科学解释。

  该成果以封面文章发表于Journal of Analytical atomic spectrometry(2019,v34, p1037-1296)上,被审稿人认为是目前最好的名义上无水矿物的水含量数据。并获授权国际发明专利一项“一种基于大型二次离子质谱对锆石中水含量和氧同位素进行同时分析的方法”(专利号201711103811.4)。

   原文链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/JA/C9JA00073A#!divAbstract

实验中用到的宝石级锆石样品

期刊封面(JAAS封面文章)