中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

重稀土-钒-铝硅酸盐矿物电子探针定量分析

张文兰, 胡欢, 刘鹏, 陈小丹. 重稀土-钒-铝硅酸盐矿物电子探针定量分析[J]. 岩矿测试, 2022, 41(5): 754-763. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.202110250155
引用本文: 张文兰, 胡欢, 刘鹏, 陈小丹. 重稀土-钒-铝硅酸盐矿物电子探针定量分析[J]. 岩矿测试, 2022, 41(5): 754-763. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.202110250155
ZHANG Wenlan, HU Huan, LIU Peng, CHEN Xiaodan. Electron Probe Quantitative Analysis of HREE-V-Aluminosilicate Minerals[J]. Rock and Mineral Analysis, 2022, 41(5): 754-763. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.202110250155
Citation: ZHANG Wenlan, HU Huan, LIU Peng, CHEN Xiaodan. Electron Probe Quantitative Analysis of HREE-V-Aluminosilicate Minerals[J]. Rock and Mineral Analysis, 2022, 41(5): 754-763. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.202110250155

重稀土-钒-铝硅酸盐矿物电子探针定量分析

  • 基金项目:
    中国科学院地质与地球物理研究所重点部署项目(IGGCAS-201901)
详细信息
    作者简介: 张文兰,博士,教授级高级工程师,主要从事花岗岩与成矿、矿物微区分析方面的研究。E-mail: zhangwl@nju.edu.cn
  • 中图分类号: P575.1

Electron Probe Quantitative Analysis of HREE-V-Aluminosilicate Minerals

  • 产自广东省梅州市玉水铜矿的景文矿,属于含水、重稀土-矾-铝硅酸盐矿物(简写为HREE-V-铝硅酸盐矿物),其化学结构式为Y2Al2V24+(SiO4)2O4(OH)4,该矿物在全球属首次发现,暂未开展相关研究。相对于含轻稀土矿物,含重稀土矿物在电子探针分析过程中,当被高压电子束轰击时,被激发出来的特征X射线线系繁多,线系之间分布更加密集,彼此之间相互重叠的现象也更为严重,要获得理想数据的难度很大,是亟待解决和突破的技术难题。本文对该矿物进行了精细的电子探针定量分析,获得理想的化学成分数据,为新矿物命名提供了理论数据技术支撑。通过对实验方法的探索和总结获得以下结果:①利用15kV加速电压、100nA束流对试样进行全元素扫描,以此确定出17种元素;②在定量分析过程中,对重叠峰进行了剥离;③利用仪器软件中的Zoom-Peak ID程序,选择出17种元素的分析线系、精确的峰位及上下背景值;④选取合适的标样及测试时间等定量分析条件,最终获得理想的定量分析结果(平均总量97.41wt%)。上述四条也是确保获得理想定量分析数据的关键因素。

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  • 图 1  广东玉水铜矿区域构造位置示意图(据何耀基[19]修改)

    Figure 1. 

    图 2  HREE-V-铝硅盐矿物及与之共生的矿物背散射电子图像

    Figure 2. 

    图 3  HREE-V-铝硅酸盐矿物全元素波谱扫描图(红色方框为测试元素名称与线系)

    Figure 3. 

    表 1  HREE-V-铝硅酸盐矿物电子探针分析条件

    Table 1.  Analysis conditions of HREE-V-aluminiosilicate minerals by electron probe microanalyzer

    序号 元素 分光晶体 峰位L(mm) 线系 峰位/背景测量时间(s) 标样 峰位干扰描述 标样溯源
    1 Si TAP 77.322 1 10/5 Albite 被Lu的Lβ1干扰,Bg-避开Si Kβ,Bg+避开YLL 美国国家标准委员会
    2 Al TAP 90.577 1 10/5 Hornblende 没有干扰
    3 Ti LiFH 191.178 1 20/10 Hornblende 没有干扰
    4 Fe LiFH 134.751 1 30/15 Hornblende 没有干扰,Bg-避开Dy Lα1,Bg+避开Tb Lα1
    5 F LDE1 85.105 1 10/5 Apatite 没干扰,计数率低
    6 Nd LiFH 164.668 1 30/15 REE-2 没干扰,计数率低
    7 Sm LiFH 152.842 1 20/10 REE-2 计数率低,注意与Y Kβ5区分
    8 Gd LiFH 142.452 1 20/10 REE-1 没干扰,计数率低
    9 Tb LiFH 137.576 1 30/15 REE-1 没干扰,计数率低
    10 Dy LiFL 132.693 1 20/10 REE4 没干扰,Bg+注意避开Fe Kα
    11 Er LiFL 124.058 1 20/10 REE4 被Tb Lβ4干扰
    12 Tm LiFL 120.030 1 30/15 REE-1 被Sm Lg1干扰
    13 Yb LiFL 116.190 1 30/15 REE-2 没干扰,计数率低
    14 Ho LiFL 114.536 1 20/10 REE-4 1被Gd Lβ1干扰
    15 Lu LiFL 98.757 1 30/15 REE-2 1被Ho Lβ3、Dy Lβ2, 15干扰
    16 Y PETJ 206.590 1 20/10 YPO4 没有干扰 图卢兹大学
    17 V PETJ 80.128 1 20/10 Ca3(VO4)2 被Ti Kβ5干扰,与Ti Kβ1, 3区分 国家标准化管理委员会
    注:测量时间如“10/5”表示峰位10s,背景5s。
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    表 2  定量分析过程中所用标样成分原始数据及监测数据

    Table 2.  Original data and monitoring data of components in standard sample by quantitative analysis

    普通标样 稀土标样
    成分 钠长石 角闪石 磷灰石 Ca3(VO4)2 成分 YPO4 REE1 REE2 REE4
    原始数据(wt%) 监测数据(wt%) 原始数据(wt%) 监测数据(wt%) 原始数据(wt%) 监测数据(wt%) 原始数据(wt%) 监测数据(wt%) 原始数据(wt%) 监测数据(wt%) 原始数据(wt%) 监测数据(wt%) 原始数据(wt%) 监测数据(wt%) 原始数据(wt%) 监测数据(wt%)
    SiO2 68.14 67.98 40.37 40.46 0.34 0.19 - - SiO2 - - 26.96 26.89 27.7 27.07 28.34 28.33
    Al2O3 19.77 19.75 14.9 15.23 - - - - Al2O3 - - 30.52 30.24 30.63 30.7 32.08 31.79
    Na2O 11.46 11.13 2.6 2.52 0.23 0.22 - - CaO - - 25.16 25.12 25.26 25.38 26.45 26.27
    K2O 0.23 0.22 2.05 1.96 - - - - Eu2O3 - - 4.20 4.25 - - - -
    CaO 0.38 0.16 10.3 10.24 54.02 54.24 48.13 48.72 Gd2O3 - - 4.46 4.46 - - - -
    FeO - - 10.92 10.52 - - - - Tb2O3 - - 4.35 4.45 - - - -
    TiO2 - - 4.72 4.71 - - - - Tm2O3 - - 4.35 4.31 - - - -
    MgO - - 12.8 13.07 - - - - Nd2O3 - - - - 4.26 4.25 - -
    MnO - - 0.09 0.10 - - - - Sm2O3 - - - - 4.26 4.22 - -
    P2O5 - - - - 40.78 40.69 - - Yb2O3 - - - - 4.26 4.33 - -
    F - - - - 2.94 2.97 - - Lu2O3 - - - - 4.26 4.06 - -
    V2O5 - - - - - - 51.5 51.39 Dy2O3 - - - - - - 4.36 4.21
    Cl - - 0.41 0.33 - - Ho2O3 - - - - - - 4.41 4.31
    总计 99.98 99.35 98.75 98.81 98.72 98.27 99.63 100.12 Er2O3 - - - - - - 4.36 4.24
    P2O5 38.6 38.67 - - - - - -
    Y2O3 61.4 61.11 - - - - - -
    总计 100 99.73 100 99.73 100 100.02 100 99.14
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    表 3  HREE-V-铝硅酸盐矿物定量分析结果

    Table 3.  Quantitative analysis results of HREE-V-aluminiosilicate minerals

    氧化物 原始点号测量值(wt%) 平均值(wt%) 平均D.L* (ppm)
    85 86 87 88 89 90 91 93 94 95 96
    VO2 24.18 25.68 24.43 25.84 28.03 26.14 25.88 24.95 25.05 25.74 25.38 25.57 153
    Al2O3 11.9 11.38 12.06 12.13 12.52 12.38 12.18 12.6 13.02 12.8 12.69 12.12 176
    SiO2 16.28 16.44 16.3 16.37 16.51 16.61 16.41 16.34 16.43 16.43 16.25 16.40 124
    TiO2 3.72 3.08 3.45 1.21 ND 0.99 1.45 0.85 0.22 0.13 0.06 1.38 123
    FeO** 0.60 0.45 0.52 1.44 0.75 0.71 0.91 1.80 1.79 1.29 1.33 1.05 128
    F 0.09 0.10 0.07 0.18 0.09 0.05 0.15 0.26 0.28 0.19 0.19 0.02 211
    Y2O3 24.8 24.17 24.78 25.36 25.17 25.08 25.51 25.44 24.49 22.98 22.57 24.58 205
    Nd2O3 0.05 ND 0.04 0.05 0.03 0.02 0.01 0.01 ND 0.01 0.02 0.64 195
    Sm2O3 0.08 0.06 0.06 0.13 0.10 0.05 0.10 0.13 0.07 0.04 0.06 0.31 236
    Gd2O3 0.79 0.81 0.85 0.65 0.65 0.64 0.64 0.57 0.56 0.49 0.42 1.38 261
    Tb2O3 0.24 0.37 0.40 0.22 0.30 0.33 0.35 0.36 0.34 0.24 0.25 3.24 288
    Dy2O3 3.26 3.58 3.32 2.62 3.60 2.83 2.90 3.11 3.56 3.57 3.32 0.88 278
    Ho2O3 0.80 1.05 0.95 0.66 0.96 0.82 0.84 0.81 0.91 0.84 1.02 3.62 624
    Er2O3 3.50 3.65 3.50 3.07 3.47 3.42 3.28 3.36 3.82 4.28 4.47 0.63 306
    Tm2O3 0.56 0.54 0.59 0.60 0.55 0.63 0.54 0.54 0.66 0.80 0.87 4.02 260
    Yb2O3 3.70 3.80 3.55 3.99 3.26 4.01 3.69 3.52 3.74 5.18 5.83 2.58 277
    Lu2O3 2.44 2.80 1.20 2.54 2.39 2.97 2.61 1.06 2.64 3.52 4.24 0.15 832
    总计 96.95 97.9 96.02 96.95 98.33 97.66 97.38 95.59 97.46 98.45 98.87 97.41 -
    ∑R2O3 40.22 40.82 39.23 39.87 40.48 40.8 40.47 38.9 40.79 41.96 43.06 40.60 -
    VO2+TiO2 27.9 28.76 27.88 27.05 28.03 27.13 27.33 25.8 25.27 25.87 25.44 26.95 -
    注:氧化物以wt%为单位,平均最低探测极限(D.L)以ppm为单位。“*”:表示在1σ下的11个数据元素平均最低探测极限。“**”:FeO表示Fe2+全铁。
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出版历程
收稿日期:  2021-10-08
修回日期:  2022-07-05
录用日期:  2022-08-20
刊出日期:  2022-09-28

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