一种电子探针二次标样校正法测定尖晶石Fe3+/∑Fe的方法

摘要

本发明提供了一种电子探针二次标样校正法测定Fe3+/∑Fe的方法，包括以下步骤：(1)标样的选取与制备；(2)对单矿物靶样品进行电子探针分析对主量元素进行标定；(3)建立尖晶石电子探针测试条件；(4)测试尖晶石标样的主量元素，对仪器内标进行调整；(5)将尖晶石标样作为二次标样，利用电价平衡法计算Fe3+/∑Fe比值；(6)将标样中计算得到的Fe3+/∑Fe比值与穆斯堡尔谱Fe3+/∑Fe比值对比，建立建准曲线；(7)测试待测尖晶石样品的主量元素，以步骤(6)的校准曲线矫正未知样品的Fe3+/∑Fe比值。本发明方法具有原位、高分辨率、高效、精确等优点，具有非常重要的地质学意义和勘矿的现实需求。

说明书

技术领域

本发明涉及地质样品检测领域，具体涉及一种电子探针二次标样校正法测定Fe

背景技术

氧逸度是控制地球各圈层(软流圈、岩石圈、水圈和大气圈)相互作用的重要参数，在诸多地质过程中扮演着重要的角色(McCammon,2005)。变价元素Fe，如二价铁(Fe

地幔是固体地球科学研究的关键区域，而地幔氧逸度(fO

目前氧逸度值的计算方法主要包括两类：(1)通过对幔源流体包裹体的成分组成及该流体体系的状态方程的研究来计算源区的氧逸度，它基于在一个封闭体系中其温度、压力必然也是固定的原理来进行计算，以Taylor(1990)的观点为主要代表。但该方法的弊端在于，流体包裹体来自于源区还是非源区难以界定，其次是复杂的流体体系在超高温压下的状态方程通过计算后往往会存在较大的误差，那么必然影响氧逸度计算结果的准确性。(2)通过对地幔矿物成分来计算温压条件，并结合矿物变价元素成分特征(例如精确的Fe

目前，测定Fe

(1)能量损失光谱法(energy-loss spectroscopy,EELS)，其优点是具有最好的分辨率(Garvie and Craven,1994；Golla and Putnis,2001；van Aken and Liebscher,2002；van Aken et al.,1998,1999)。能量损失光谱法创造了纳米级分辨率下元素价态定性分析的可能性(Golla and Putnis,2001)。在TEM定量分析中，利用1μm束斑来避免电子束效应诱发的氧化态(van Aken and Liebscher,2002)。利用EELS方法测定Fe

(2)X射线近边结构谱分析(X-ray absorption near edge structure,XANES)，该方法在二维空间分辨率上处于中等水平(Bajt et al.,1994；Berry et al.,2003；Cresseyet al.,1993；Delaney et al.,1998；Dyar et al.,2002；O′Neill et al.,2006；Schmidet al.,2003；Wilke et al.,2001)。X射线近边结构谱分析的X射线束斑大小为10×15μm，光谱采集时间为20-30分钟，误差范围为±0.03至±0.10(Dyar et al.,2002)。

(3)穆斯堡尔谱(

(4)拉曼光谱(micro-Raman spectroscopy)，该方法对所测样品性质要求较高，不利于开展普遍的研发应用(Di Muro et al.,2009)。

(5)电子探针技术(Electron-microprobe techniques,EPMA)，测试的原理是依据Fe

结合以上测试方法的优缺点，电子探针具有原位、高分辨率、高效、精确等优点，但是选取电子探针测试尖晶石Fe

发明内容

本发明创新性地提出一种基于电子探针的二次标样发测试尖晶石Fe

目前电子探针测试矿物Fe

采用电子探针方法测试的关键是标样的选取，前人利用的尖晶石标样均由国外提供，国内电子探针实验室需要临时借用，极其不便。而且，这系列标样已经耗尽，无法再继续支持尖晶石铁价态的标定。新的尖晶石标样亟需开发。经过均一性检验，最终选取中国罗布莎铬铁矿以及美国Stillwater蛇绿岩中的尖晶石，采用电子探针分析其成分，然后利用穆斯堡尔谱确定其Fe

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种电子探针二次标样校正法测定Fe

(1)标样的选取与制备：选取满足均一性的尖晶石标样，每一个标样制作为粉末和单矿物制靶；

(2)对单矿物靶样品进行电子探针分析对主量元素进行标定；对粉末样品用溶液法进行Fe

(3)建立尖晶石电子探针测试条件，所有标样以及相对应的元素测试在误差范围内；

(4)测试尖晶石标样的主量元素，并依据其标准成分含量，对仪器内标进行调整；

(5)将尖晶石标样作为二次标样，利用电价平衡法计算Fe

(6)将标样中计算得到的Fe

(7)测试待测尖晶石样品的主量元素，以步骤(6)的校准曲线矫正未知样品的Fe

优选地，步骤(1)的尖晶石标样从满足均一性的尖晶石发育的蛇绿岩或者铬铁矿进行选择，满足均一性是各元素变化范围在5％以内，优选在4％以内，更优选在3％以内，最优选在2％以内。

优选地，步骤(1)的尖晶石标样Cr/Cr+Al的比值介于4.2-71.6，Fe

优选地，步骤(2)中所述主量元素包括Mg，Ca，Si，Na，K，Al，Ti，Mn，Ni，V和Cr中的至少一种。

优选地，步骤(3)中，所述误差范围是与标样的推荐值相差不超过1.5wt％。

优选地，步骤(5)中，所述电解平衡法是按照以下计算公式：

Fe

其中，E代表元素阳离子电子数，E

Al

优选地，校正后，步骤(6)的标准曲线线性关系为：

附图说明

图1为本发明二次标样校正前和校正后的标准曲线。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明测试测试采用JEOL JXA-8100电子探针仪器。测试条件为：电压：15kV，束流：20nA，束斑：1μm。测试元素为MgO,SiO

实施例1

1.1均一性检验

在尖晶石发育的多个蛇绿岩或者铬铁矿中，选取了近三百件尖晶石样品，磨制探针片，逐一对其主要元素进行均一性检验，选择各个元素变化范围在2％以内的样品；

1.2标样的选择和制备

尖晶石Cr#值(Cr/(Cr+Al))可以反映矿物结晶时所处地幔的状态，如地幔的物质组成、物理化学性质及地幔熔融程度等，这些信息对探讨岩石成因和构造环境具有重要的意义。而Fe

1.3标样成分的标定

在单矿物靶上进行电子探针分析，对主量元素(Al

2.1采用JEOL JXA-8100电子探针仪器，将测试条件设置为15kV，20nA，1μm；

2.2在Element Condition下，选择测试元素SiO

2.3在Standard Condition下，依次选择各个元素的内标，具体如下：透辉石(Ca,Si,and Mg),钠长石(Na and Al),金红石(Ti),蔷薇辉石(Mn),钾长石(K),NiO(Ni),Fe

2.4在开始测试前，在各个内标矿物下对相应元素寻峰，确定并保存峰位；

2.5在Stage condition中，依次选中含有目标元素的标样，聚焦，选点，然后依次进行测试；

2.6测试结束后，在Summary中查看数据，如果测试结果与标样的推荐值在误差范围内(<1.5wt.％)一致，则进行下一步。如果误差过大，查明是哪个元素存在误差，在Standard Analysis中，重新对该元素的计数重新测定，然后再进行外标的测试分析，直至所有标样以及相对应的元素测试在误差范围内一致。

3.1在此测试条件下，测试尖晶石标样的主量元素，依据其标准成分含量，将仪器的内标进行调整；

3.2将尖晶石标样作为二次标样，依次测试八件尖晶石标样，每件样品测试20点，利用电价平衡计算出Fe

Fe

其中，E代表元素阳离子电子数

E

E

E

∑mol＝MgO/40.305+FeO/71.845+NiO/74.693+ZnO/81.39+Al

Cr

3.3将标样中计算所得的Fe

在相同条件下测试未知尖晶石样品，其Fe

首先测试尖晶石标样，根据标样成分选择合适的内标计数，再利用电价平衡方法计算出各标样的理论Fe

表1

根据各尖晶石标样成分的平均值，计算出理论Fe

此后，在该条件下测试位置尖晶石样品成分，利用电价平衡计算出理论理论Fe

表2

通过本发明提供的电子探针二次标样校正法测定Fe