[发明专利]一种激光测定富Cr地质样品Fe同位素组成的方法

说明书

本发明提供了一种激光测定富Cr地质样品Fe同位素组成的方法，通过合成富Cr玻璃标样，利用富Cr玻璃标样中Cr的质量分馏因子，校正待测富Cr地质样品中的⁵⁴Cr⁺对⁵⁴Fe⁺的干扰，并通过选择飞秒激光剥蚀系统的相关参数设置及使用最佳的锥组合，降低了仪器测试Fe同位素过程中的质量分馏，再结合特殊的校正算法，有效地扣除了⁵⁴Cr⁺对⁵⁴Fe⁺的谱峰干扰，实现飞秒激光联合多接收电感耦合等离子体质谱准确测定富Cr地质样品的Fe同位素组成，填补激光原位测定富Cr地质样品Fe同位素组成的空白，提升了激光原位分析技术在地球科学领域中的应用潜力，前景广阔。

技术领域

本发明属于化学分析技术领域，尤其涉及一种激光测定富Cr地质样品Fe同位素组成的方法。

背景技术

Fe元素是地球上分布最广且最主要的变价元素之一(Fe⁰，Fe²⁺，Fe³⁺)，Fe同位素组成的精确测定可以有效示踪海洋的氧化还原状态以及多重氧化还原状态改变导致的全球生物地球化学循环。此外，Fe同位素组成在示踪岩浆过程(如部分熔融、岩浆分异等)以及成矿流体活动及成矿物质来源等方面具有重要的指示意义。

在以往的研究中，Fe同位素组成的测定主要是基于岩石样品或矿物样品的整体分析，即将待测样品全部消解成溶液后再使用热电离质谱(TIMS)或多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)进行同位素比值测试。这种溶液分析的方法虽然可以获得高质量的Fe同位素数据，却模糊了待测对象微米尺度范围内的分馏过程。

激光剥蚀和电感耦合等离子体质谱联用技术(LA-(MC)-ICP-MS)是原位微区分析的重要手段之一，有助于更好地理解微观过程中的地球化学行为。然而，自然界中Fe同位素的分馏相对较小(最多只有～4‰)，因此对实验数据的精确度和准确度要求极高。由于激光分析缺少化学前处理流程，基体十分复杂且同质异位素干扰无法去除，激光分析获得的Fe同位素数据的准确性与溶液相比还有一定的差距。

激光原位测定Fe同位素比值的重要障碍之一是质谱干扰。迄今为止，已经研发了多种方法来规避、降低或者校正质谱干扰。克服多原子离子干扰(如⁴⁰Ar¹⁴N⁺对⁵⁴Fe⁺的干扰，⁴⁰Ar¹⁶O⁺对⁵⁶Fe⁺的干扰以及⁴⁰Ar¹⁶OH⁺对⁵⁷Fe⁺的干扰)最常用且最有效的手段就是使用高质量分辨率的质谱仪进行测定。然而同质异位素的干扰，如⁵⁴Cr⁺对⁵⁴Fe⁺的干扰，即使使用高质量分辨率的质谱仪也无法有效的分开。因此，激光原位测定地质样品Fe同位素组成的技术应用范围十分有限，目前仅集中在具有极低Cr含量的特殊样品，如黄铁矿和黄铜矿样品，对于含有复杂基体的高Cr含量样品的激光原位Fe同位素测定仍无有效的手段。

因此，研究新的技术手段用以有效扣除高Cr含量地质样品中互为同质异位素的⁵⁴Cr⁺对⁵⁴Fe⁺的质谱干扰，仍是进行激光原位测定地质样品Fe同位素组成的迫切任务。

发明内容