巖石和礦物中氧同位素組成分析制樣裝置改進(jìn)及分析方法

張建鋒， 劉漢彬， 金貴善， 韓 娟， 石 曉， 李軍杰， 張 佳， 郭東僑

(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院， 北京 100029)

氧元素是地殼中含量最高的元素，是巖石和礦物主要組成成分。氧同位素是判斷成巖成礦物質(zhì)來(lái)源、運(yùn)移過(guò)程、成礦環(huán)境以及成因的主要手段之一[1-2]，氧同位素組成已成為地球科學(xué)研究的強(qiáng)有力工具。

目前，巖石和礦物中氧同位素組成分析方法主要有五氟化溴法[3-6]、激光探針?lè)╗7-15]和離子探針?lè)?SIMS)[16-18]。傳統(tǒng)的五氟化溴法是將試樣與五氟化溴進(jìn)行氟化反應(yīng)釋放出O2，將O2引入石墨反應(yīng)爐內(nèi)生成CO2氣體后送同位素質(zhì)譜儀進(jìn)行氧同位素分析。激光探針?lè)ㄒ罁?jù)激光器類型可分為紅外激光法與紫外激光法，通過(guò)加熱(紅外激光)試樣或?qū)⒃嚇託饣?紫外激光)后與五氟化溴反應(yīng)，將生成的O2直接收集或轉(zhuǎn)化為CO2氣體進(jìn)行質(zhì)譜分析。離子探針?lè)ㄊ怯脡A金屬Cs+離子源產(chǎn)生的一次離子轟擊樣品靶激發(fā)出二次離子(16O-、18O-)，通過(guò)接收器系統(tǒng)對(duì)二次離子進(jìn)行接收測(cè)量，完成氧同位素組成分析。

自1963年Clayton等[3]建立了硅酸鹽等礦物氧同位素分析的五氟化溴法(BrF5)以來(lái)，該分析方法和實(shí)驗(yàn)裝置得到了不斷的完善和改進(jìn)[4-6]，使得氧同位素地球化學(xué)的研究廣泛開(kāi)展起來(lái)。因五氟化溴氧同位素分析方法具有較高的分析精度(優(yōu)于0.2‰)，使得激光探針?lè)ê碗x子探針?lè)?SIMS)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均與之進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)其準(zhǔn)確度[19]。但五氟化溴氧同位素分析制樣裝置及分析方法在建立初期主要偏重于基礎(chǔ)科學(xué)研究，在獲取高精確度的分析數(shù)據(jù)時(shí)，分析效率較低[20]。……