白云鄂博稀土氟碳酸盐矿物的LA-ICP-MS多元素基体归一定量分析方法研究

范晨子， 詹秀春， 曾普胜， 胡明月

(国家地质实验测试中心， 北京 100037)



白云鄂博稀土氟碳酸盐矿物的LA-ICP-MS多元素基体归一定量分析方法研究

范晨子， 詹秀春， 曾普胜， 胡明月

(国家地质实验测试中心， 北京 100037)

研究稀土氟碳酸盐矿物的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)成分分析方法能为认识稀土矿床成因提供新的、简便的技术手段。本文选取白云鄂博产的氟碳铈矿和黄河矿，通过对常规基体归一定量法改进，按照稀土氟碳酸盐矿物的晶格配位模式对Ba、Ca元素以(Ba,Ca)CO3的形式、轻稀土以REECO3F的形式进行加和归一计算，获得的成分数据结果与电子探针和内标法结果基本吻合。该方法可在ICP-MS因电离能过高、不能准确测量C、F元素的情况下通过基体归一法实现稀土氟碳酸盐矿物多元素的定量分析，并且可替代繁琐的内标法，简化了LA-ICP-MS测试流程。多尺寸束斑条件数据比对结果表明，5 μm小束斑条件下数据质量差，但10 μm束斑条件下获得的氟碳铈矿成分与其他大束斑条件下的结果较为接近，基本能够满足小颗粒稀土氟碳酸盐矿物元素成分的测定。

稀土氟碳酸盐矿物； 白云鄂博； 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法； 基体归一； 小束斑

白云鄂博是世界著名的超大型稀土-铌-铁矿床，成矿条件复杂，目前对于矿床的成矿时代和矿床成因问题仍然是众说纷纭[1-2]。白云鄂博的矿物种类极其繁多，已经查明的矿物有140余种[3-6]。其中稀土氟碳酸盐矿物是提取稀土元素的重要矿物，包括钡稀土氟碳酸盐系列矿物(氟碳铈矿、氟碳钡铈矿、黄河矿、中华铈矿等)，钙稀土氟碳酸盐系列矿物(新奇钙铈矿、栾琴钙铈矿、氟碳钙铈矿等)以及几种锶稀土氟碳酸盐矿物(碳锶铈矿、碳铈钠石、大青山矿等)[3]。这些矿物罕见，产地稀少，因此研究稀土氟碳酸盐矿物的化学组成、共生组合等不仅丰富了矿物学的内容，而且对于研究矿床成因具有重要的意义[7]。

目前在检测稀土氟碳酸盐矿物元素含量中最为常用的是电子探针方法，可以原位准确地获得稀土主量元素的含量，但是由于常规分析的检出限约在0.01%～0.05%之间，对于微量元素测定较为困难。并且白云鄂博样品中稀土含量相对较高，而稀土元素的物理和化学性质相近，谱线干扰较为严重，电子探针数据的准确度受到影响[8]。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)是20世纪90年代以来迅速发展起来的一种能对固体样品进行原位、微区、痕量分析和元素微区分布特征(面分布和深度分布)研究的显微分析技术[9-10]。目前LA-ICP-MS在碳酸盐矿物领域的应用主要集中于全球气候变化样品(如珊瑚、石笋)以及其他环境和生物样品(如鱼耳石、贝壳等)的元素含量及其比值测定，而应用于测定稀土氟碳酸盐矿物的元素含量尚未开展相关研究[10-12]。尽管LA-ICP-MS方法在测定微量元素方面具有较强的优势，但在稀土氟碳酸盐测定过程中仍存在一些问题，主要包括：①标准与实际样品基体匹配的问题[13]；②在基体归一方法定量校准上，稀土氟碳酸盐矿物中C和F元素均具有较高的电离能，即便在高温焰炬条件下也不能完全电离，ICP-MS对其检测灵敏度低，难以准确定量，需要对该方法进行重新修正[14]；③稀土元素同位素干扰的问题[11]；④稀土氟碳酸盐矿物激光系统显微镜下的识别问题：由于激光系统配置的是普通光学显微镜，不似电子探针配置的背散射系统能够根据图像衬度反映的元素信息快速、准确识别稀土矿物，因此在LA-ICP-MS体系中需要准确认知各种稀土氟碳酸盐矿物的光学特性来进行识别。

本文针对稀土氟碳酸盐样品开展了LA-ICP-MS多元素定量分析方法研究，旨在为白云鄂博矿床稀土矿物和成因的研究提供新的技术方法支持。通过在不测量C、F元素的情况下，实现稀土氟碳酸盐矿物多元素含量基体归一法的准确定量，以期替代需要采用其他方法提前测定一种主量元素含量作为内标值的内标法，从而简化LA-ICP-MS测试方法流程。同时比较了氟碳铈矿不同束斑剥蚀坑的大小、形貌以及数据结果，为实际矿物样品检测时选择合适的束斑尺寸提供参考依据。

1 样品制备与分析方法

1.1 稀土氟碳酸盐矿物的显微镜及电子探针鉴定

本文所用稀土氟碳酸盐样品采自白云鄂博中部矿区的稀土矿石。手标本样品选区之后进行了岩石光薄片磨制，该光薄片也用于LA-ICP-MS多元素定量分析。稀土氟碳酸盐矿物属于较为罕见的矿物种类，激光自带显微系统识别目标矿物存在一定难度，因此本文采用Leica DM2700P偏光显微镜对稀土矿石开展了镜下观察，同时挑选出目标矿物采用电子探针方法进行进一步的稀土氟碳酸盐矿物鉴定，提供相关稀土氟碳酸盐矿物的鉴定特征供参考。电子探针仪器型号为JXA-8800R(日本电子株式会社制造)，在中国地质科学院矿产资源研究所电子探针实验室完成。扫描电镜背散射观察仪器型号为FEI Quanta 650 FEG(美国FEI公司)，在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室完成。

1.2 LA-ICP-MS分析及数据处理方法

本研究中校准用的外标为美国合成碳酸盐标准样品MASC-3，对于MACS-3中缺失标准值的元素采用人工合成玻璃NIST610进行校正。LA-ICP-MS分析采用德国Finnigan公司的Element Ⅱ型扇形磁场高分辨、高灵敏电感耦合等离子体质谱仪，联接美国New Wave公司的193型ArF激光剥蚀系统。仪器点火后静置15 min待等离子体稳定后，用NIST612对仪器参数进行调谐，使7Li、139La、232Th信号达到最强，氧化物产率232Th16O/232Th低于0.2%。调谐后的ICP-MS和激光剥蚀系统的主要工作参数如下：低分辨模式(m/△m≈300)，射频功率1097 W，冷却气(Ar)流量16.35 L/min，辅助气(Ar)流量0.63 L/min，载气(He)流量0.585 L/min，样品气(Ar)流量0.776 L/min；激光波长193 nm，能量强度80%，剥蚀频率10 Hz，束斑大小为5～50 μm，常规分析采用35 μm的束斑。稀土氟碳酸盐样品每扫描10个点，穿插2个MASC-3和2个NIST610标准物质点来校正质量歧视和仪器偏倚，每个点总分析时间约76 s，其中空白采样20 s，激光发射时间40 s。在7Li～238U的55种同位素的质量范围内，共发生9次磁场变换，磁扫和电扫的总空置时间为0.535 s。信号积分选择为峰宽的4%，每峰点数为100，除了7Li、31P的测量停留时间为5 ms，所有元素的测量停留时间均为4 ms，总测量时间为0.757 s。点剥蚀数据取10次空白信号的平均值作为空白值，截取信号中部平稳区间积分后取平均值扣除空白值计算纯信号强度，分别采用了内标法和基体归一法对稀土氟碳酸盐样品中的多元素进行计算[9,15]。

与硅酸盐样品不同的是，由于C、F元素具有较高的电离能，即便在高温焰炬条件下也不能完全电离，因此ICP-MS对于C、F的检测灵敏度低，难以准确定量，而这两个元素又是稀土氟碳酸盐矿物的重要组成元素。白云鄂博产出的稀土氟碳酸盐矿物以轻稀土为主，根据已鉴定出的氟碳铈矿和黄河矿中元素的结合形式，本实验在基体归一定量时对Ba、Ca采用BaCO3、CaCO3的形式进行计算，对轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm分别采用LaCO3F、CeCO3F、PrCO3F、NdCO3F、SmCO3F的形式进行计算。内标法中以Ce作为内标元素，采用电子探针测定氟碳铈矿中Ce含量的平均值为45.38%(以CeCO3F计)，黄河矿中Ce含量的平均值为25.42%(以CeCO3F计)。

2 结果与讨论

2.1 稀土氟碳酸盐矿物的种类及鉴定特征

图 1 稀土氟碳酸盐矿物的形貌图Fig.1 The morphology of bastnäsite and huanghoiteAeg—钠辉石； Btn—氟碳铈矿； Cal—方解石； Hua—黄河矿； Par—氟碳钙铈矿。

本次采集的白云鄂博中部矿区矿石中主要的稀土氟碳酸盐矿物包括氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、黄河矿以及氟碳钡铈矿，它们与萤石、钠辉石、钠闪石、重晶石、磷灰石、磁铁矿等矿物密切共生。在本实验中挑选样品较多、颗粒大的氟碳铈矿和黄河矿进行LA-ICP-MS分析方法的研究。氟碳铈矿在偏光显微镜下呈浅黄色、黄色，具有板状的晶形，正高突起，正交偏光下具有三级绿黄、猩红至高级白；黄河矿呈淡黄绿色，与氟碳铈矿特征较为相近(图1a、b)。氟碳铈矿、黄河矿与氟碳钙铈矿混生在一起，在光学显微镜中较难区分，但在背散射图像下，氟碳钙铈矿较暗，黄河矿与氟碳铈矿均呈亮白色(图1c)。通过正确认知稀土氟碳酸盐矿物的光学特性及分布，可在LA-ICP-MS激光系统中快速、准确地找寻到剥蚀点位，实现稀土氟碳酸盐矿物原位化学成分的正确定量计算。

表 1 氟碳铈矿和黄河矿的电子探针分析数据

Table 1 Electron microprobe analysis (EMPA) data of bastnäsite and huanghoite

氟碳铈矿样品编号含量(%)FClCaONb2O5La2O3Ce2O3Pr2O3Nd2O3Sm2O3BaOSrO总值16.560.040.050.0221.9233.762.7910.291.390.050.0376.9026.320.020.060.0023.3733.892.7410.571.490.000.0178.4736.230.010.030.0021.2533.852.8612.451.270.130.0778.1546.360.030.080.0119.5834.463.1312.631.260.130.0277.67平均值6.370.030.060.0121.5333.992.8811.491.350.080.0377.80黄河矿样品编号含量(%)FClCaONb2O5La2O3Ce2O3Pr2O3Nd2O3Sm2O3BaOSrO总值14.090.030.090.0012.2118.611.647.090.0436.750.1180.6824.090.020.020.009.1919.362.269.000.4735.900.0080.3033.480.020.050.008.8519.371.918.500.1336.370.0978.7743.660.020.040.009.0319.162.489.080.2535.130.0778.9154.490.020.050.009.5118.712.228.370.3035.530.2079.39平均值3.960.020.050.009.7619.042.108.410.2435.940.0979.61

电子探针测定的氟碳铈矿和黄河矿的化学成分列于表1，采用电价平衡法计算氟碳铈矿和黄河矿的平均化学分子式分别如下。

氟碳铈矿： (Ce0.43La0.25Nd0.15Pr0.04Sm0.01)0.89(CO3)F0.68

黄河矿： Ba0.87(Ce0.43La0.22Nd0.19Pr0.05)0.89(CO3)2F0.77

2.2 内标法和归一法分析稀土氟碳酸盐矿物数据的一致性对比

表 2 内标法和归一定量法分析稀土氟碳酸盐矿物的数据结果对比

Table 2 Comparison of analytical results for rare earth fluorocarbonates calibrated with internal standard and matrix normalization methods

元素氟碳铈矿1氟碳铈矿2氟碳铈矿3黄河矿1黄河矿2黄河矿3方法检出限(μg/g)内标法归一法内标法归一法内标法归一法内标法归一法内标法归一法内标法归一法(n=7,3s)Li13.813.92.62.625.225.9<<<<<<0.45Na10.310.4<<<<<<<<73.070.77.0Mg<<36.836.8<<10.49.99.49.217.517.01.3Al<<50.251.2<<<<6.56.316.015.53.9Si1902192323032305196420159619131383135914111367504P19519719019020621131329821020726826012.9K28.428.733.733.816.416.910.39.80.650.6442.841.59.8CaCO326942722510251053375346258045512797778366240604553.4Sc<<<<<<<<0.190.19<<0.066Ti<<2.52.5<<<<0.900.89<<0.56V<<0.420.42<<<<1.31.2<<0.055Cr14.014.225.125.158.059.58.17.725.124.613.513.13.4Mn2.52.512.012.11.92.06.15.86.26.138.837.60.57Fe8.08.1135135<<92.087.4817802116511283.9Co<<<<<<<<<<<<0.085Ni<<<<<<7.87.41.01.0<<0.59Cu<<<<<<3303133243193173070.34Zn0.780.79<<<<4043833903843793680.67Rb0.230.230.200.200.0520.0530.260.240.330.330.410.390.027Sr8048138888887918121382131317061676136913260.074Y1624164216401641159816391743165625372493209120260.016Zr1.51.51.31.31.51.53.63.52.72.73.23.10.13Nb0.0520.0520.130.130.0370.0380.0830.0790.190.180.730.710.011Mo<<<<0.360.360.280.260.310.31<<0.099Cd<<0.240.24<<<<<<<<0.23In0.0180.0180.0440.044<<<<<<<<0.009Sn0.440.440.210.210.380.390.380.361.21.30.760.740.15Sb<<0.0440.044<<<<0.0490.048<<0.015Cs0.0410.0410.0130.0140.110.110.660.630.510.500.640.620.008BaCO3[1]0.060.060.090.090.040.0448.4846.0545.6744.8646.0044.560.054LaCO3F[1]33.8034.1635.0135.0332.5133.3515.4914.7112.8912.6612.9412.940.013CeCO3F[1]45.3845.8745.3845.4145.3846.5525.4224.1425.4224.9725.4224.630.002PrCO3F[1]3.944.034.054.054.014.122.512.392.772.722.962.860.006NdCO3F[1]12.1912.3211.4011.4111.9712.288.468.049.199.039.909.590.018SmCO3F[1]0.880.890.800.800.840.860.690.660.950.930.950.920.020Eu1512152815421543156616071318129918061775191518550.017Gd2949298030053007299430717759737082938147873084580.006Tb2152182162162202262292263513453243140.001Dy76477279079178280380576412481226109210590.005Ho76.978.177.477.477.679.694.089.41351331121080.002Er91.192.090.390.385.287.41391341861831701650.010Tm3.73.83.83.83.73.87.26.99.59.38.98.60.009Yb9.39.49.39.38.08.219.618.625.825.424.223.50.006Lu0.380.390.520.520.400.410.850.811.01.00.990.970.005Hf0.170.17<<0.160.160.260.250.390.390.160.150.010Ta0.0100.0110.0150.0150.0150.0150.0240.0230.0200.0190.0310.0300.002W0.0900.0920.240.240.0590.0610.0190.0180.0660.0650.0890.0860.046Tl0.0190.020<<<<0.0080.008<<<<0.007Pb68.869.613613646.948.238.336.521.921.620.619.90.003Bi0.0210.0210.0230.0230.0700.0720.0320.0310.0270.0270.0290.0290.009Th23482374466946721610165210039535365275094930.008U0.0100.0100.0080.0080.0200.0210.0780.0740.110.110.0890.0870.008

注： 标注[1]的元素含量单位为%，其他元素含量单位为μg/g，“<”表示未检出。因天然矿物具有个体差异性，故本表未提供不确定度数据。

本实验将基体归一法计算的数据对氟碳铈矿和黄河矿进行了球粒陨石标准化稀土配分模式的标定(图2)。这两种稀土氟碳酸盐矿物均富含轻稀土，其中以La、Ce、Pr、Nd占绝对优势；稀土越轻越富集，原子序数为偶数的轻稀土相对含量较相邻的奇数者高，但是原子序数为奇数的稀土的富集倍数比下一偶数稀土的富集倍数大；Eu无异常，该特征与前人报道的电子探针、X射线荧光光谱、湿化学法分析的钡稀土氟碳酸盐稀土配分特征一致[3,16]。

图 2 氟碳铈矿和黄河矿的球粒陨石标准化稀土分布型式

Fig.2 Chondrite normalized rare earth element curves of bastnäsite and huanghoite

2.3 小束斑下剥蚀氟碳铈矿的数据可靠性分析

在实际工作中许多稀土氟碳酸盐矿物颗粒细小，只有几微米至几十微米左右，大束斑条件不能满足需求，因此本实验分析了5、10、20、35和50 μm束斑条件下剥蚀氟碳铈矿的数据可靠性。采用扫描电镜对不同束斑条件的剥蚀坑进行了观察，结果表明除了在5 μm的情况下剥蚀坑形呈椭圆形之外，其他束斑下都较圆，在扫描电镜下测量的剥蚀坑的直径大小与设定值基本接近，并且剥蚀坑均未出现平整的底部。天然矿物类质同象替代普遍，化学成分尤其是微量成分不均一，因此本实验重点是比较同一束斑条件下基体归一法和内标法计算数值之间的差异以及与电子探针测定值之间的差异。

不同束斑下氟碳铈矿内标法和基体归一法分析数据比较见表3，表明在小束斑的情况下低含量的元素更难被检出，基体归一法测定数据与内标法的差值也较大束斑条件下更大，特别是5 μm束斑下一些元素尤其是主量轻稀土的归一法测定值比内标法测定值明显偏低。与此同时，5 μm束斑下La、Ce、Pr、Nd、Sm(以REE2O3计)的归一法测定值比电子探针测定值分别偏高38%、偏低11%、偏高2%、偏低77%、偏低50%；La、Pr、Nd、Sm(以REE2O3计)的内标法测定值比电子探针测定值分别偏高56%、偏高15%、偏低13%、偏低44%，数据可靠性低。小束斑下激光剥蚀的量减少继而导致进入等离子体的气溶胶减少，信号灵敏度降低，并且元素分馏效应会随着剥蚀深度的增加而迅速增加，从而造成数据误差的增大[17]。总体来说，本实验中虽然小束斑测量的数据结果误差较大，但在10 μm束斑下的测定值与20、35、50 μm束斑下的测定值较为接近，因此认为在10 μm束斑下测量的数据是较为可靠的。

3 结论

应用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱技术可实现对稀土氟碳酸盐矿物成分标型特征的研究，对于认识白云鄂博REE-Nb-Fe矿床成因具有重要意义。通过在光学显微镜和背散射图像下准确区分稀土氟碳酸盐矿物的种类之后可在光薄片上对该类矿物进行直接LA-ICP-MS分析。本文在常规基体归一方法基础上进行改进，根据白云鄂博产稀土氟碳酸盐矿物以轻稀土为主的特征，对Ba、Ca采用BaCO3、CaCO3的形式(Sr含量高时也采用SrCO3形式计算)、轻稀土采用REECO3F形式进行加和归一计算，计算结果与电子探针以及LA-ICP-MS内标法计算的数据基本吻合。该方法不需要采用其他方法预先测定内标元素，简化了LA-ICP-MS对稀土氟碳酸盐矿物成分测定的流程，并且在ICP-MS因电离能过高不能准确测量C、F元素情况下实现了多元素的定量分析。多尺寸束斑条件下测量结果表明5 μm条件下因激光剥蚀的量过少造成信号灵敏度低且元素分馏效应增强，总体数据质量差；10 μm条件下测定值与20、35、50 μm束斑条件下测定值较为接近，基本上能够满足对小颗粒稀土氟碳酸盐矿物成分的分析。而对于实际测量中，稀土元素同位素之间干扰可能对数据的准确度造成一定的影响，将在以后的研究中继续探讨。

表 3 不同束斑下氟碳铈矿内标法和基体归一法分析数据的比较

Table 3 Comparison of analytical data for bastnäsite under the conditions of different spot sizes

元素束斑5μm束斑10μm束斑20μm束斑35μm束斑50μm内标法归一法内标法归一法内标法归一法内标法归一法内标法归一法Li11910512.912.530.129.216.016.216.416.2Na<<<<<<<<62.061.2Mg<<44.743.6<<<<<

注： 标注[1]的元素含量单位为%，其他元素含量单位为μg/g，“<”表示未检出。因天然矿物具有个体差异性，故本表未提供不确定度数据。

[1] 袁忠信.再谈白云鄂博矿床的成矿时代和矿床成因[J].地质学报，2012,86(5)：683-686.

Yuan Z X.Discussion the Time and Genesis of Bayan Obo Deposit[J].Acta Geologica Sinica,2012,86(5): 683-686.

[2] Yang X M,Le Bas M J.Chemical Composition of Carbonate Minerals from Bayan Obo,Inner Mongolia,China: Implications for Petrogenesis[J].Lithos,2004,72:97-116.

[3] 张培善，陶克捷编著.白云鄂博矿物学[M].北京：科学出版社，1986.

Zhang P S,Tao K J.Bayan Obo Mineralogy[M].Beijing:Science Press,1986.

[4] 张培善，陶克捷，杨主明等编著.中国稀土矿物学[M].北京:科学出版社，1998.

Zhang P S,Tao K J,Yang Z M,et al.Rare Earth Mineralogy in China[M].Beijing:Science Press,1998.

[5] Xu J S,Yang G M,Li G W,et al.Dingdaohengite-(Ce) from the Bayan Obo REE-Nb-Fe Mine,China:Both a True Polymorph of Perrierite-(Ce) and a Titanic Analog at the C1 Site of Chevkinite Subgroup[J].American Mineralogist,2008,93:740-744.

[6] Miyawaki R,Shimazaki H,Shigeoka M,et al.Yangzhu-mingite,KMg2.5Si4O10F2,a New Mineral in the Mica Group from Bayan Obo,Inner Mongolia,China[J].European Journal of Mineralogy,2011,23(3):467-473.

[7] 吴秀玲，孟大维编著.钙-铈氟碳盐矿物的透射电镜研究[M].武汉:中国地质大学出版社，2000.

Wu X L,Meng D W.Transmission Electron Microscopy Study of Calcium-Cerium Fluorocarbonate Minerals[M].Wuhan:China University of Geosciences Press,2000.

[8] Donovan J J,Hanchar J M,Picolli P M,et al.A Reex-amination of the Rare-Earth-Element Orthophosphate Standards in Use for Electron-Microprobe Analysis[J].The Canadian Mineralogist,2003,41:221-232.

[9] Millszkiewicz N,Walas S,Tobiasz A.Current Approaches to Calibration of LA-ICP-MS Analysis[J].Journal of Analytical Atomic Spectrometry,2015,30:327-338.

[10] Pozebon D,Scheffler G L,Dressler V L,et al.Review of the Applications of Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) to the Analysis of Biological Samples[J].Journal of Analytical Atomic Spectrometry,2014,29:2204-2228.

[11] Jochum K P,Scholz D,Stoll B,et al.Accurate Trace Element Analysis of Speleothems and Biogenic Calcium Carbonates by LA-ICP-MS[J].Chemical Geology,2012,318-319:31-44.

[12] Lazartigues A V,Sirois P,Savard D.LA-ICP-MS Analysis of Small Samples:Carbonate Reference Materials and Larval Fish Otoliths[J].Geostandards and Geoanalytical Research,2013,38:225-240.

[13] Tanaka K,Takahashi Y,Shimizu H.Determination of Rare Earth Element in Carbonate Using Laser-Ablation Inductively-Coupled Plasma Mass Spectrometry:An Examination of the Influence of the Matrix on Laser Ablation Inductively-Coupled Plasma Mass Spectrometry Analysis[J].Analytica Chimica Acta,2007,583:303-309.

[14] Frick D A,Günther D.Fundamental Studies on the Ablation Behaviour of Carbon in LA-ICP-MS with Respect to the Suitability as Internal Standard[J].Journal of Analytical Atomic Spectrometry,2012,27:1294-1303.

[15] 胡明月，何红蓼，詹秀春，等.基体归一定量技术在激光剥蚀-等离子体质谱法锆石原位多元素分析中的应用[J].分析化学，2008,36(7):947-953.

Hu M Y,He H L,Zhan X C,et al.Matrix Normalization for In-situ Multi-element Quantitative Analysis of Zircon in Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry[J].Chinese Journal of Analytical Chemistry,2008,36(7):947-953.

[16] 杨学明，杨晓勇，陈双喜，等.白云鄂博钡稀土氟碳酸盐矿物的新产状及其矿物学特征[J].科学通报，1999,44(9):984-989.

Yang X M,Yang X Y,Chen S X,et al.New Occurrence and Mineralogy of Barium-Fluorocarbonate[J].Chinese Science Bulletin,1999,44(9):984-989.

[17] Horn I,Rudnick R L,McDonough W F.Precise Elemental and Isotope Ratio Determination by Simultaneous Solution Nebulization and Laser Ablation-ICP-MS:Application to U-Pb Geochronology[J].Chemical Geology,2000,164:281-301.

Multi-element Content Analysis of Rare Earth Fluorocarbonates from Bayan Obo Deposit by Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

FANChen-zi,ZHANXiu-chun,ZENGPu-sheng,HUMing-yue

(National Research Centre for Geoanlaysis, Beijing 100037, China)

Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) can provide a new and simple technique to analyze the chemical compositions of fluorocarbonates for understanding the genesis of rare earth deposits. Bastnäsite and huanghoite from Bayan Obo in polished thin sections are directly examined. According to the lattice coordination mode and the characteristics of light rare earth-rich in Bayan Obo fluorocarbonates, the major element Ba,Ca in forms of (Ba,Ca)CO3and light rare earth in forms of REECO3F are calculated in the matrix-normalization methods. These results agree with the data of Eectron Microprobe and internal standard method analyses. This improved method solves the problem of quantitative analysis by matrix-normalization when carbon and fluorine elements cannot be measured accurately in ICP-MS and simplifies the test process. The composition comparison results of bastnäsite under multi-beam spot size conditions show large data errors in 5 microns. However, more consistent data are obtained in 10 microns with larger spot size conditions, which satisfy the analysis requirements of small fluorocarbonate grains.

rare earth fluorocarbonate ore; Bayan Obo; Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry； matrix-normalization; small laser spot size

2015-02-16；

2015-08-28； 接受日期： 2015-09-08 基金项目： 国家自然科学青年基金资助项目(41302030)； 科技部公益性项目(201211078-04)； 中国地质大调查项目(12120113015000) 作者简介： 范晨子，助理研究员，从事矿物学及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱研究工作。E-mail： czfan2013@163.com。

0254-5357(2015)06-0609-08

10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.06.002

P618.7; O657.63

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