[发明专利]一种基于大型离子探针对含水矿物中水含量、氧同位素和氢同位素同时进行分析的方法

说明书

本发明公开了一种基于大型离子探针对含水矿物中水含量、氧同位素和氢同位素同时进行分析的方法。该方法基于大型离子探针的高空间分辨率以及多接收杯做检测器的特征，实现了超高分辨率下(10％MRP＞10000)，使用多接收器跳峰同时测试水含量、氧同位素和氢同位素，在一次采集过程中，就完成了所有的离子的采集。本发明以两个磷灰石样品(Kovdor，Durango)和三个玻璃样品(LBS7H，LBS5H，LBS6H‑)作为分析对象示例，实现了基于大型离子探针的水含量、氧同位素和氢同位素同时分析，在保证分析精度的前提下，明显的缩短分析机时，提高了分析效率。

技术领域

本发明涉及矿物成分分析技术领域，涉及一种基于大型离子探针对含水矿物中水含量、氧同位素和氢同位素同时进行分析的方法。

背景技术

水是人类赖以生存的基础；即使只有微量水的存在，矿物和岩石的许多物理化学性质(如波速、流变学特征、导电性、光学性质、熔融温度、离子的扩散行为等)以及地球深部多种地质作用(如部分熔融、流体交代、拆离(detachment)、拆沉(delamination)、底侵(underplating)等)的发生和发展也会受到明显的影响。甚至有人认为如果没有水，板块运动都不会发生。因此，研究深部地球不同层圈中水的含量、分布和演化一直是地球科学领域的重大基础问题之一。

氢元素是太阳系含量最高的元素，同时，由于氢的低的质量数，它在物理和化学过程中会出现最大程度的质量分馏，因此，就会有很大范围的D/H的比值变化。不管是地球还是地球外的岩石中，氢通常以晶体水(OH^-)的形式存在；水含量是岩石的一项重要物理性质，对硅酸盐的熔融有重要影响。

氧是地球中最丰富的元素，是矿物和岩石的主要组成成分。利用矿物和岩石的氧同位素组成可以对矿物和岩石形成的条件和机制、岩浆的来源、岩浆的产生和演化以及岩浆与围岩的相互作用等进行研究。氧同位素分析是岩石学研究的一个强有力的工具。

利用离子探针(二次离子质谱仪)分别测定矿物的水含量、氧同位素和氢同位素的报道越来越多，但是主要是分开多次测量实现的。例如，利用CAMECA NanoSIMS测试水含量和氢同位素，再用CAMECA IMS 1280或CAMECA IMS 1280-HR测试氧同位素，该组合不仅需要两种类型的仪器，而且NanoSIMS的分析精度有待提高；或者是利用CAMECA IMS1280或CAMECA IMS 1280-HR同时测试水含量和氧同位素，再另测氢同位素，该方法组合在精度上可以得到满足，但是需要对同一样品进行两次分析，对样品的损耗将会更多，且有可能由于两次测量导致数据解耦；或者是使用CAMECA IMS 1280或CAMECA IMS1280-HR以单接收跳峰的模式来对水含量、氧同位素和氢同位素进行分析，该方法耗费机时长，也会对样品有较高损耗。而利用CAMECA IMS 1280或CAMECA IMS 1280-HR的多接收跳峰同时测试水含量、氧同位素和氢同位素的方法尚未见报道，其应用还未实现。

发明内容

本发明的目的是建立一种利用CAMECA IMS 1280-HR大型离子探针通过多接收跳峰模式实现对含水矿物的水含量、氧同位素和氢同位素同时测定的方法。其突出特点在于利用CAMECA IMS 1280-HR大型离子探针首次采用多接收跳峰模式在单次测试中完成了对含水矿物的水含量、氧同位素和氢同位素的分析。