新方法!LA-ICP-MS多相定量成分微区填图

文化   2024-10-05 00:05   江苏  

微量元素特征图是地球科学中一种不断扩展的工具,可以研究固体岩石和主量元素可能无法捕捉到的过程。在过去的十年中,激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)能力的发展现在为原位元素测绘提供了必要的空间分辨率。

用LA-ICP-MS获取二维、完全定量和地质意义的数据仍然是一项具有挑战性的任务。一个最大的挑战是校准不均匀相,如化学分区矿物。

本文作者提出了一种新的方法,用于使用LA-ICP-四极杆MS(LA-ICP-QMS)的多元映射的数据减少和图像生成,该方法在免费开源软件XMapTools中实现。

本文介绍了三种地质应用,以说明该程序的优点。以不同的空间分辨率多次绘制榴辉岩样品(多哥拉托山)的石榴石和混合岩样品(厄瓜多尔El Oro杂岩)的斜长石、钾长石和黑云母的地图,以测试校准质量和化学检测能力。

绘制了偏晶石样品(Val Malenco,意大利阿尔卑斯山)中的金红石图,金红石测温法中的Zr显示单个晶粒内的温度范围为510至550°C。

LA-ICP-MS方法的准确性通过与电子探针微量分析(EPMA)获得的黑云母地热测量图中的主元素图和微量元素图(石榴石、斜长石)以及Ti进行比较来验证。LA-ICP-QMS可实现高达5μm的空间分辨率,这与报道的LA-ICP-飞行时间质谱法(LA-ICP-TOFMS)的分辨率相似,尽管采集速度明显较低。

具有较低空间分辨率的地图提供了更好的化学检测能力,如较低的每像素检测限(LOD)地图计算所示。此外,这种地图的记录速度也更快。像素分配策略和仪器条件也直接影响地图质量。


作者建议将地图插值到方形像素,其中一个像素由多次扫描组成,以提高检测能力。使用模拟LA-ICP-MS映射的基准显示,斑点大小和扫描方向可以导致成分的变化,这取决于化学图案的特征大小。通过绘制REE中可见的石榴石中的10μm薄环隙来验证这一点,并且这种成分变化可能对例如扩散建模产生重大影响。

新的软件解决方案提供了LA-ICP-MS图的多标准和可变成分校准,具有95%置信度的单像素LOD滤波,允许用户同时量化主元素和微量元素的不均匀材料,提高了精度。

样品DKE-352的所有相(b)的CaO的相组合图(a)和主量元素组成图(wt%)


用 EPMA 采集的偏闪长岩样品 BA1013 的矿物相组合图(a)和 Xan 图(b)。图的形状由 EPMA 的两个子地图集拼接而成。


红色箭头标示的石榴石边缘有振荡区带,是用 EPMA 采集到的


选定微量元素的 LA-ICP-MS 元素图 Dy 

BA1013 样品中 (a) 矿物组合、(b) 经背景校正的钡的强度图、(c) 经校正的钡的定量图和 (d) 每像素钡的 LOD 图。

参考文献:

Thorsten Andreas Markmann et al., 2024.Multi-phase quantitative compositional mapping by LA-ICP-MS: Analytical approach and data reduction protocol implemented in XMapTools. Chemical Geology.


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