ПРЕЦИЗИОННЫЙ (ICP-MS, LA-ICP-MS) АНАЛИЗ СОСТАВА ГОРНЫХ ПОРОД И МИНЕРАЛОВ: МЕТОДИКА И ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ НА ПРИМЕРЕ РАННЕДОКЕМБРИЙСКИХ МАФИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

Сергей Анатольевич Светов, Александра Владимировна Степанова, Светлана Юрьевна Чаженгина, Евгения Николаевна Светова, Зоя Павловна Рыбникова, Анжела Ивановна Михайлова, Арсений Сергеевич Парамонов, Марина Валерьяновна Эхова, Владимир Александрович Колодей, Sergey Svetov, Alexandra Stepanova, Svetlana Chazhengina, Evgeniya Svetova, Zoya Rybnikova, Anzhela Mikhaylova, Arseniy Paramonov, Marina Ekhova, Vladimir Kolodey

Аннотация


В статье обсуждается методика масс-спектрометрии с индуктивно связанной плаз­мой (ICP-MS) на примере анализа результатов изучения докембрийских мафитов и ультрамафитов восточной части Фенноскандинавского щита и слагающих их ми­нералов. Показана возможность измерения валового состава проб, как с использо­ванием химического разложения образцов, так и с применением локального лазер­ного пробоотбора (LA-ICP-MS). Качество анализа (точность и воспроизводимость) оценено с использованием российских и международных стандартных образцов горных пород и внутрилабораторных(7п house) контрольных образцов. Приведен со­став и резельтаты измерений внутрилабораторных стандартов С-1412, КН1 и КК1. Изучено влияние режимов лазерного испарения на точность и воспроизводимость результатов определения содержаний химических элементов при LA-ICP-MS анали­зе эталонных образцов, минералов и горных пород. Показано, что чувствительность метода зависит не только от физико-химических свойств природных объектов (тем­пература плавления, летучесть), но и от применяемой методики лазерной абляции.


Ключевые слова


масс-спектрометрия; индуктивно связанная плазма; лазерная абляция; качество химического анализа

Полный текст:

PDF

Литература


Адамович Н. Н., Палесский С. В. Масс-спектро-метрический анализ локального микроэлементного состава минералов: методические аспекты // Тр. ИГГУрО РАН. 2010. Вып. 157. С. 305-309.

Вотяков С. Л., Адамович Н. Н. О процессах лазерного испарения и использовании водных стандартов при LA-ICP-MS анализе // Литосфера. 2011. №4. С. 56-69.

Карандашев В. К., ТурановА. Н., Орлова Т. А. и др. Использование метода масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в элементном анализе объектов окружающей среды. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. 73. С. 12-22.

Каталог стандартных образцов природных и техногенных сред. 2009. С. 76.

Кожевников В. Н., Земцов В. А. Гидротермальные цирконы из рудных амфиболитов массива Травяная Губа, Северная Карелия // Труды КарНЦ РАН. 2014. Серия Геология докембрия. № 1. С. 76-90.

Рыбникова 3. П., Светов С. А., Вревский А. Б. и др. Акцессорные хромшпинелиды из мезоархейских коматиитов Фенноскандинавского щита // Литосфера. 2014. № 6. С. 3-13.

Светов С. А. Магматические системы зоны перехода океан-континент в архее восточной части Фенноскандинавского щита. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2005.230 с.

Светов С. А. Контаминация - как фактор инициализации ликвационного фракционирования базальтовых расплавов // Литосфера. 2013. № 2. С. 3-19.

Светов С. А., Голубев А. И. Ликвация в базальтовых расплавах: Морфологические признаки, геохимическая характеристика и причины возникновения // Вестник Санкт-Петербургского университета. 2013. Серия Геология. № 3. С. 65-80.

Светов С. А., Светова А. И., Назарова Т. Н., Парамонов А. С. Редкие и редкоземельные элементы в зоне локального гипергенеза // Геология и полезные ископаемые Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2011. Вып. 14. С. 177-183.

Светов С. А., Светова Е. Н. Геохимическая характеристика ростров белемнитов как отражение изменения палеоэкологических условий морских бассейнов // Вестник Института геологии КомиНЦ ЦРО РАН. 2013. №5. С. 2-5.

Светов С. А., Смолькин В. Ф., Парамонов А. С. Коровая контаминация - как фактор инициализации ликвационной дифференциации в силикатных системах //Материалы Междунар. конф. «Современное состояние наук о Земле», посвященной памяти Виктора Ефимовича Хаина, 1-4 февраля 2011 года. М.: МГУ, 2011. С. 1647-1652.

Светова Е. Н., Светов С. А., Степанова А. В., Парамонов А. С. Перспективы использования прецизионного метода LA-ICP-MS для решения проблемы типоморфизма кварца// Геология и полезные ископаемые Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2011. Вып. 14. С. 184-189.

Светова Е. Н., Светов С. А. Агатовая минерализация в эффузивах суйсарского комплекса Центральной Карелии //Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия Ес¬тественные и технические науки. 2014. № 4 (141). С. 61-66.

Светова Е. Н., Светов С. А., Данилевская Л. А. Редкие и редкоземельные элементы в кварце как индикаторы условий минералообразования //Труды Карельского научного центра РАН. 2012. Сер. Геология докембрия. № 3. С. 137-144.

Седаева К. М., Майорова Т. П., Устюгова К. С. и др. Пирит осадочных и магматических комплексов горного Крыма и его минералого-геохимическая характеристика // Вестник Московского университета. Сер. 4: Геология. 2013. № 5. С. 45-56.

Смолькин В. Ф., Светов С. А. Генезис глобулярных и вариолитовых лав коматиитов, пикритов и ассоциирующих с ними толеитовых базальтов докембрия (Кольский полуостров, Карелия)//Физико-химические проблемы эндогенных геологических процессов: международный симпозиум, посвященный 100-летию академика Д. С. Коржинского: тез. докладов. М., 1999. С. 55.

Степанова А. В., Самсонов А. В., Ларионов А. Н. Заключительный эпизод магматизма среднего палеопротерозоя в Онежской структуре: данные по долеритам Заонежья //Труды Карельского научного центра РАН. 2014. Серия Геология докембрия. № 1. С. 3-16.

Тейлор С. Р., Мак-Леннан С. М. Континентальная кора, ее состав и эволюция. М.: Мир, 1988. 384 с.

Черноножкин С. М., Сапрыкин А. И. Особенности лазерной абляции стекла и стали и их влияние на результаты LA-ICP-MS анализа // Аналитика и контроль. 2011. Т. 15, № 4. С. 413-420.

Eggins S. М. Laser ablation ICP-MS analysis of geological materials prepared as lithium borate glasses // Geostandards Newsletter. 2003. Vol. 27, No 2. P. 147-162.

Fumes H., Dilek Y., DeWit M. Precambrian greenstone sequences represent different ophhiolite types // Gondwana research. 2015. Vol. 27. P. 649-685.

Gaboardi M., Humayun M. Elemental fractionation during LA-ICP-MS analysis of silicate glasses: implications for matrix-independent standardization //J. Anal. At. Spectrom. 2009. Vol. 24. P. 1188-1197.

Hoffmann J. E., Nagel T. J., Miinker С et al. Constraining the process of Eoarchean TTG formation in the Itsaq Gneiss Complex, southern West Greenland // Earth and Planetary Science Letters. 2014. Vol. 388. P.374-386.

Huang H., Fryer В. J., Polat A., Pan Y. Amphibole, plagioclase and clinopyroxene geochemistry of the Archean Fiskenassset Complex at Majorqap qava, southwestern Greenland: Implications for Archean petrogenetic and geodynamic processes // Precambrian Research. 2014. Vol. 247. P. 64-91.

Jackson S. E. Calibration strategies for elemental analysis by LA-ICP-MS. In Laser ablation IC-MS in the Earth Sciences: Current practices and Outstanding Issues (P. Sylvester, eds.) // Mineral. Asoc. Can. Short Course Series. 2008. Vol. 40. P. 169-185.

Jackson S. E. The application of Nd: YAG lasers in LA-ICP-MS. In Laser ablation ICP-MS in the Earth Sciences: principles and applications (P. Sylvester, eds.) // Mineral. Asoc. Can. Short Course Series. 2001. Vol. 29. P. 29-45.

Jarvis K. £., Williams J. G. Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS): a rapid technique for the direct, quantitative determination of major, trace and rare-earth elements in geological samples // Chemical Geology. 1993. Vol. 106. P. 251-262.

Kroner A., Hoffmann J. E., Xie H. etal. Generation of early Archaean grey gneisses through melting of older crust in the eastern Kaapvaal craton, southern Africa // Precambrian Research. 2014. Vol. 255. P. 823-846.

Laser-Ablation-ICPMS in the Earth Sciences principles and applications / P. Sylvester, St. John's // Newfoundland: Mineralogical Association of Canada. 2001. Vol. 29. 252 p.

Lodders K. Solar system abandances and condencation temperatures of the elements // The Astrophysical Journal. 2003. Vol. 591. P. 1220-1247.

Medvedev P. V., ChazhenginaS. Y., SvetovS. A. Application of raman spectroscopy and high-precision geochemistry for study of stromatolites // V Международный симпозиум «Биокосные взаимодействия в природных и антропогенных системах». 20-22 октября. СПб., 2014. С. 108-110.

Santosh М., Shaji E., Tsunogae Т. et al. Suprasubduction zone ophiolite from Agali hill: Petrology, zircon SHRIMP U-Pb geochronology, geochemistry and implications for Neoarchean plate tectonics in southern India // Precambrian Research. 2013. Vol. 231. P. 301-324.

StepanovaA. V., SalnikovaE. В., SamsonovA. V. etal. The 2.31 Ga mafic dykes in the Karelian Craton, eastern Fennoscandian shield: U-Pb age, source characteristics and implications for continental break-up processes //Precambrian Research. 2015. Vol. 259. P. 43-57.

Stepanova A. V., Samsonov A. V., Salnikova E. B. et al. Palaeoproterozoic Continental MORB-type Tholeiites in the Karelian Craton: Petrology, Geochronology, and Tectonic Setting // Journal of Petrology. 2014. Vol.55. P. 1719-1751.

Sun S. S., McDonough I/I/. F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes / A. D. Saunders, M. J. Norry (eds.) // Magmatism in the ocean basins. Geol. Soc. Spec. Publ. 1989. No 42. P. 313-345.

Sylvester P. J. Matrix effects in laser ablation-IC-MS. In Laser ablation IC-MS in the Earth Sciences:

Current practices and Outstanding Issues (P. Sylvester, eds.) // Mineral. Asoc. Can. Short Course Series. 2008. Vol. 40. P. 67-78.

Taylor S. R. Abundance of chemical elements in the continental crust; a new table. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1964. 28(8). 1273-1285. doi: 10.1016/0016-7037(64)90129-2.

Wilson S. A. Data compilation for USGS reference materials, Hawaiian basalt, US Geological Survey open file. 1998.

REFERENCES in ENGLISH

Adamovich N. N., Palesskii S. V. Mass-spektrometricheskii analiz lokal'nogo mikroelementnogo sostava mineralov: metodicheskie aspekty [Mass spectrometry of local microelemental composition of minerals: methodological aspects]. Jr. IGG UrO RAN. Iss. 157. 2010. P. 305-309.

Votyakov S. L, Adamovich N. N. О protsessakh lazernogo ispareniya i ispol'zovanii vodnykh standartov pri la-isp-ms-analize [On laser ablation and water use standards for LA-ICP-MS analysis]. Litosfera. 2011. No 4. P. 56-69.

Karandashev V. K, Turanov A. N., Orlova T. A., LezhnevA. E, Nosenko S. V., Zolotareva N. I., Moskvina I. R. Ispol'zovanie metoda mass-spektrometrii s induktivno-svyazannoi plazmoi v elementnom analize ob"ektov okruzhayushchei sredy. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov [Use of the inductively coupled plasma mass spectrometry for element analysis of environmental objects. Industrial laboratory. Diagnostics of materials]. 2007. Vol. 73. P. 12-22.

Katalog standartnykh obraztsov prirodnykh i tekhnogennykh sred [Catalogue of standard samples of natural and man-made environments]. 2009. P. 76.

Kozhevnikov V. N., Zemtsov V. A. Gidrotermal'nye tsirkony iz rudnykh amfibolitov massiva Travyanaya Guba, Severnaya Kareliya [Hydrothermal zircons from ore amphibolites of the Travyanaya Guba massif, North Karelia]. Trudy KarNTs RAN [Proceedings of KarRC RAS].2O14. No1. P. 76-90.

Rybnikova Z. P., Svetov S. A., Vrevskii А. В., Klimovskaya E. A., Chazhengina S. Yu. Aktsessornye khromshpinelidy iz mezoarkheiskikh komatiitov Fennoskandinavskogo shchita [Accessory chrome-spinels in Mesoarchean komatiites of the Fennoscandian sheild]. Litosfera. 2014. No 6. P. 3-13.

SvetovS. A. Kontaminatsiya- kakfaktor initsializatsii likvatsionnogo fraktsionirovaniya bazal'tovykh rasplavov [Contamination as a factor of initialization of liquid immiscibility in basaltic melts]. Litosfera. 2013. No 2. P. 3-19.

Svetov S. A. Magmaticheskie sistemy zony perekhoda okean-kontinent v arkhee vostochnoi chasti Fennoskandinavskogo shchita [Magmatic systems in the ocean-continent transition zone in the Archean of the eastern Fennoscandian Shield]. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2005. 230 p.

Svetov S. A., Golubev A. I. Likvatsiya v bazal'tovykh rasplavakh: Morfologicheskie priznaki, geokhimicheskaya kharakteristika i prichiny vozniknoveniya [Basaltic melt immiscibility. Morphologic features, geochemical properties and its origin]. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Seriya Geologiya. 2013. No 3. P. 65-80.

Svetov S. A., Svetova A. I., Nazarova T. N., Paramonov A. S. Redkie i redkozemel'nye elementy v zone lokal'nogo gipergeneza [Rare and rare earth elements in the local hypergenesis zone]. Geologiya i poleznye iskopaemye Karelii [Geology and mineral resources of Karelia]. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2011. Iss. 14. P. 177-183.

Svetov S. A., Svetova E. N. Geokhimicheskaya kharakteristika rostrov belemnitov как otrazhenie izmeneniya paleoekologicheskikh uslovii morskikh basseinov [Geochemical characteristic of belemnite as reflection of change of paleoecologic condition of sea basins]. Vestnik Instituta geologii KomiNTs TsRO RAN [Herald of Institute of Geology Komi SC Ural Branch of RAS]. 2013. No 5. P. 2-5.

Svetov S. A., Smol'kin V. F., Paramonov A. S. Korovaya kontaminatsiya - как faktor initsializatsii likvatsionnoi differentsiatsii v silikatnykh sistemakh [Crustal contamination as a factor of initialization of liquid immiscibility in silicate systems]. Materialy mezhdunarodnoi konferentsii «Sovremennoe sostoyanie nauk о Zemle», posvyashchennoi pamyati Viktora Efimovicha Khaina, 1-4 fevralya 2011 goda. M.:MGU, 2011.P. 1647-1652.

Svetova E. N., Svetov S. A., Stepanova A. V., Paramonov A. S. Perspektivy ispol'zovaniya pretsizionnogo metoda LA-ICP-MS dlya resheniya problemy tipomorfizma kvartsa [Prospects of LA-ICP-MS precision method application for solving quartz typomorphism problems]. Geologiya i poleznye iskopaemye Karelii [Geology and mineral resources of Karelia]. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2011. Iss. 14. P. 184-189.

Svetova E. N., Svetov S. A. Agatovaya mineralizatsiya v effuzivakh suisarskogo kompleksa Tsentral'noi Karelii [Agate mineralization in effusives of Suysar complex located in central Karelia]. Uchenye zapiski Petrozavodskogo gosudarstvennogo universiteta [Proceedings of Petrozavodsk State University]. Ceriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki. 2014. No4(141). P. 61-66.

Svetova E. N., Svetov S. A., Danilevskaya L A. Redkie i redkozemel'nye elementy v kvartse как indikatory uslovii mineraloobrazovaniya [Rare and rare earth elements in quartz as indicators of minerogenesis]. Trudy Karel'skogo nauchnogo tsentra RAN [Proceedings of Karelian Research Centre of fl/AS].2O12. No3. P. 137-144.

Sedaeva К M., Maiorova T. P., Ustyugova К S., Svetov S. A., Filippov V. N. Pirit osadochnykh i magmaticheskikh kompleksov gornogo Kryma i ego mineralogo-geokhimicheskaya kharakteristika [Pyrites from sedimentary and magmatic complexes of the Crimean Mountains and its mineral-geochemical characteristics]. Vestnik Moskovskogo universiteta [Moscow University Herald]. Seriya4: Geologiya. 2013. No 5. P. 45-56.

Smol'kin V. F., Svetov S. A. Genezis globulyarnykh i variolitovykh lav komatiitov, pikritov i assotsiiruyushchikh s nimi toleitovykh bazal'tov dokembriya (Kol'skii poluostrovov, Kareliya) [Genesis of globular and variolitic magmas of komatiites, picrites and associated tholeitic Precambrian basalts (Kola peninsula, Karelia)]. Fiziko-khimicheskie problemy endogennykh geologicheskikh protsessov: mezhdunarodnyi simpozium, posvyashchennyi 100-letiyu akademika D. S. Korzhinskogo: tezisy dokladov. Moscow, 1999. P. 55.

Stepanova A. V., Samsonov A. V., Larionov A. N. Zaklyuchitel'nyi epizod magmatizma srednego paleoproterozoya v Onezhskoi strukture: dannye po doleritam Zaonezh'ya [The final episode of the middle Proterozoic magmatism in the Onega structure: data on trans-Onega dolerites]. Trudy Karel'skogo nauchnogo tsentra RAN [Proceedings of Karelian Research Centre ofRAS]. 2014. Noi.P. 3-16.

Teilor S. R., Mak-Lennan S. M. Kontinental'naya kora, ее sostav i evolyutsiya [The continental crust: its composition and evolution]. Moscow: Mir, 1988. 384 p.

Chernonozhkin S. M., Saprykin A. I. Osobennosti lazernoi ablyatsii stekla i stali i ikh vliyanie na rezul'taty la-isp-ms analiza [Ablation features of glass and steel and their effect on LA-ICP-MS results]. Analitika i kontrol' [Analytics and control]. 2011. Vol. 15, No 4. P. 413-420.

Eggins S. M. Laser ablation ICP-MS analysis of geological materials prepared as lithium borate glasses. Geostandards Newsletter. 2003. Vol. 27, No 2. P. 147-162.

Fumes H., Dilek Y., DeWit M. Precambrian greenstone sequences represent different ophhiolite types. Gondwana research. 2015. Vol. 27. P. 649-685.

Gaboardi M., Humayun M. Elemental fractionation during LA-ICP-MS analysis of silicate glasses: implications for matrix-independent standardization. J. Anal. At. Spectrom. 2009. Vol. 24. P. 1188-1197.

Hoffmann J. E., Nagel T. J., Miinker C, Nasraa Т., Rosing M. T. Constraining the process of Eoarchean TTG formation in the Itsaq Gneiss Complex, southern West Greenland. Earth and Planetary Science Letters 2014. Vol.388. P. 374-386.

Huang H., Fryer B. J., Polat A., Pan Y. Amphibole, plagioclase and clinopyroxene geochemistry of the Archean Fiskenssset Complex at Majorqap qava, southwestern Greenland: Implications for Archean petrogenetic and geodynamic processes. Precambrian Research. 2014. Vol. 247. P. 64-91.

Jackson S. E. Calibration strategies for elemental analysis by LA-ICP-MS. In Laser ablation IC-MS in the Earth Sciences: Current practices and Outstanding Issues (P. Sylvester, eds.). Mineral. Asoc. Can. Short Course Series. 2008. Vol. 40. P. 169-185.

Jackson S. E. The application of Nd: YAG lasers in LA-ICP-MS. In Laser ablation ICP-MS in the Earth Sciences: principles and applications (P. Sylvester, eds.). Mineral. Asoc. Can. Short Course Series. 2001. Vol. 29. P. 29-45.

Jarvis К Е., Williams J. G. Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS): a rapid technique for the direct, quantitative determination of major, trace and rare-earth elements in geological samples. Chemical Geology. 1993. Vol. 106. P. 251-262.

Kroner A., Hoffmann J. £, Xie H., Miinker C, Hegner E., Wan Y., HofmannA., Liu D., YangJ. Generation of early Archaean grey gneisses through melting of older crust in the eastern Kaapvaal craton, southern Africa. Precambrian Research. 2014. Vol. 255. P. 823-846.

Laser-Ablation-ICPMS in the Earth Sciences principles and applications. Sylvester P. St. John's, Newfoundland: Mineralogical Association of Canada. 2001. Vol. 29. 252 p.

Lodders К Solar system abandances and condencation temperatures of the elements. The Astrophysical Journal. 2003. Vol. 591. P. 1220-1247.

MedvedevP. V., Chazhengina S. Y., SvetovS. A. Application of raman spectroscopy and high-precision geochemistry for study of stromatolites. V Mezhdunarodnyi simpozium «Biokosnye vzaimodeistviya v prirodnykh i antropogennykh sistemakh», 20-22 oktyabrya. St. Petersburg, 2014. P. 108-110.

Santosh M., Shaji E., Tsunogae Т., Ram Mohan M., Satyanarayanan M., Horie K. Suprasubduction zone ophiolite from Agali hill: Petrology, zircon SHRIMP U-Pb geochronology, geochemistry and implications for Neoarchean plate tectonics in southern India. Precambrian Research. 2013. Vol. 231. P. 301-324.

Stepanova A. V., Salnikova E. В., Samsonov A. V., Egorova S. V., Larionova Y. O., StepanovV. S. The 2.31 Ga mafic dykes in the Karelian Craton, eastern Fennoscandian shield: U-Pb age, source characteristics and implications for continental break-up processes. Precambrian Research. 2015. Vol. 259. P. 43-57.

Stepanova A. V., Samsonov A. V., Salnikova £ В., Puchtell. S., Larionova Y. O., Larionov A. N., StepanovV. S., Shapovalov Y. В., Egorova S. V. Palaeoproterozoic Continental MORB-type Tholeiites in the Karelian Craton: Petrology, Geochronology, and Tectonic Setting. Journal of Petrology. 2014. Vol. 55. P. 1719-1751.

Sun S. S., McDonough W. F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. A. D. Saunders, M. J. Norry (eds.). Magmatism in the ocean basins. Geol. Soc. Spec. Publ. 1989. No 42. P. 313-345.

Sylvester P. J. Matrix effects in laser ablation-IC-MS. In Laser ablation IC-MS in the Earth Sciences: Current practices and Outstanding Issues (P. Sylvester, eds.). Mineral. Asoc. Can. Short Course Series. 2008. Vol. 40. P. 67-78.

Taylor S. R. Abundance of chemical elements in the continental crust; a new table. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1964. 28(8). 1273-1285. doi: 10.1016/0016-7037(64)90129-2.

Wilson S. A. Data compilation for USGS reference materials, Hawaiian basalt, US Geological Survey open file. 1998.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/geo140

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019