NJU LOGO.jpg

幔游”课题组

"Rocking Mantle" Group





课题组成功开发地质玻璃质样品的F-Cl-Nb-P原位电子探针分析方法(张慧丽,GGR)

102

FCl是地球上重要的挥发性元素。一方面,FCl可以随着板块俯冲进入深度地幔,降低地幔固相线,从而诱导深部地幔发生部分熔融;另一方面,随着地幔来源岩浆的产生,地球内部储存的FCl等挥发分又可以重新释放到大气圈和水圈。这种挥发分在地球表层与地球内部之间的循环过程,既可以促进地球上金属资源的富集增加AuCu等金属在岩浆中的溶解度,进而有利于金属的富集成矿),又可能对地表环境产生重大影响(扰乱对流层和平流层的臭氧收支平衡,引发酸雨、空气污染、土壤污染等),因此,对FCl等挥发分循环过程的深入研究,是我们理解地球宜居性形成与改变的关键因素之一,也一直是国际地学研究的前沿

但是,由于幔源岩浆的喷发过程往往伴随强烈的去气作用,从而对地球深部挥发分储库的定量评估造成极大困难。目前国际认可的、可用以评估地幔源区挥发分组成的研究对象只有两类:海下喷发的火山玻璃与早期矿物晶体中捕获的熔体包裹体,因而对上述地质样品FCl组成的分析是我们理解地球深部挥发分组成的关键。然而前人研究往往通过复杂的实验流程进行全样品的分析(例如RNAA, RPAA, PGA, XRF等)以获得相关数据,且需消耗大量珍贵的地质样品,该流程并不适用于熔体包裹体等微小样品的分析,微小样品的FCl原位分析技术瓶颈亟待突破。电子探针(EPMA)分析仪作为具有高的空间分辨率以及低的样品损耗,为实现微小样品的FCl原位分析提供了可能;另外,由于FPClNb具有相似的不相容性,我们往往需通过对地质样品中F/P比和Cl/Nb比的变化来揭示地球深部的FCl循环过程。围绕上述科研需求,我们开发了同时测试F-Cl-Nb-P的原位电子探针分析技术。

电子探针FCl分析的技术难点主要在于分析过程中的元素迁移,Fe线系在F 峰位上的干扰以及Mg 线系在F Kα线系右背景上的干扰。对于Mg 线系在F Kα线系右背景上的干扰,可以通过PHA技术进行消除。而Fe线系在F 峰位上的干扰则需要建立一系列的FFe玻璃标样去进行矫正。而前人用来建立FeF峰位上干扰的校准曲线的参考玻璃标样中的FeOT含量太低(<10 wt%),并不适用于许多天然地幔岩石中FeOT含量的熔体包裹体分析(在苦橄质、霞石质以及碱性玄武质样品中可高达21 wt%)。因此,我们合成了7个无FFe的玻璃标样FeOT: 1 - 20 wt%,以改进FeF峰位上的重叠校正;同时,我们还对分析过程中的元素迁移进行了条件测试,获得了F-Cl-Nb-P原位分析的最佳测试条件。最后,我们还利用改进后的方法对USGS玻璃标样以及其他岩石标样粉末合成的玻璃进行了分析,以评估可用以EPMA测量FClNbP含量的最佳监控标样。结果表明,BHVO-2G在不同实验室间测试结果的一致性最好,最适合作为FCl分析的监控标样(图1)。

相关成果发表在国际期刊《Geostandards & Geoanalytical Research(影响因子4.34上。张慧丽博士生为论文第一作者,曾罡为通讯作者,张超、张文兰、陈立辉和于津海参与了本次研究。该工作得到国家自然科学基金项目(42130310、关键地球物质循环前沿科学中心(DLTD2105)、中央高校基本科研基金(0206-14380128, 0206-14380114)、江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX22_0117)和内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室的资助。

数据.png

1:分析的玻璃质标样中F (a)Cl (b)的含量与前人数据的对比。(a)(b)中分别插入的是F < 700 μg g−1 Cl < 600 μg g−1 的扩展图。图中每个点代表一个与前人数据的对比。

文章信息:Zhang, H.-L., Zeng, G., Zhang, C., Zhang, W.-L., Chen, L.-H. and Yu, J.-H. (2022), Electron Probe Microanalysis measurement of F-Cl-Nb-P for Geological Glasses. Geostand Geoanal Res. Published online, https://doi.org/10.1111/ggr.12454

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ggr.12454