课题组成功开发地质玻璃质样品的F-Cl-Nb-P原位电子探针分析方法（张慧丽，GGR）

F和Cl是地球上重要的挥发性元素。一方面，F、Cl可以随着板块俯冲进入深度地幔，降低地幔固相线，从而诱导深部地幔发生部分熔融；另一方面，随着地幔来源岩浆的产生，地球内部储存的F、Cl等挥发分又可以重新释放到大气圈和水圈。这种挥发分在地球表层与地球内部之间的循环过程，既可以促进地球上金属资源的富集（如增加Au、Cu等金属在岩浆中的溶解度，进而有利于金属的富集成矿），又可能对地表环境产生重大影响（如扰乱对流层和平流层的臭氧收支平衡，引发酸雨、空气污染、土壤污染等），因此，对F、Cl等挥发分循环过程的深入研究，是我们理解地球宜居性形成与改变的关键因素之一，也一直是国际地学研究的前沿。

但是，由于幔源岩浆的喷发过程往往伴随强烈的去气作用，从而对地球深部挥发分储库的定量评估造成极大困难。目前国际认可的、可用以评估地幔源区挥发分组成的研究对象只有两类：海下喷发的火山玻璃与早期矿物晶体中捕获的熔体包裹体，因而对上述地质样品F、Cl组成的分析是我们理解地球深部挥发分组成的关键。然而前人研究往往通过复杂的实验流程进行全样品的分析（例如RNAA, RPAA, PGA, XRF等）以获得相关数据，且需消耗大量珍贵的地质样品，该流程并不适用于熔体包裹体等微小样品的分析，微小样品的F、Cl原位分析技术瓶颈亟待突破。电子探针（EPMA）分析仪作为具有高的空间分辨率以及低的样品损耗，为实现微小样品的F、Cl原位分析提供了可能；另外，由于F和P、Cl和Nb具有相似的不相容性，我们往往需通过对地质样品中F/P比和Cl/Nb比的变化来揭示地球深部的F、Cl循环过程。围绕上述科研需求，我们开发了同时测试F-Cl-Nb-P的原位电子探针分析技术。

电子探针F、Cl分析的技术难点主要在于分析过程中的元素迁移，Fe的Lα线系在F Kα峰位上的干扰以及Mg Kβ线系在F Kα线系右背景上的干扰。对于Mg Kβ线系在F Kα线系右背景上的干扰，可以通过PHA技术进行消除。而Fe的Lα线系在F Kα峰位上的干扰则需要建立一系列的无F含Fe玻璃标样去进行矫正。而前人用来建立Fe在F峰位上干扰的校准曲线的参考玻璃标样中的FeO^T含量太低（<10 wt%），并不适用于许多天然地幔岩石中高FeO^T含量的熔体包裹体分析（在苦橄质、霞石质以及碱性玄武质样品中可高达21 wt%）。因此，我们合成了7个无F含Fe的玻璃标样（FeO^T: 1 - 20 wt%），以改进Fe在F峰位上的重叠校正；同时，我们还对分析过程中的元素迁移进行了条件测试，获得了F-Cl-Nb-P原位分析的最佳测试条件。最后，我们还利用改进后的方法对USGS玻璃标样以及其他岩石标样粉末合成的玻璃进行了分析，以评估可用以EPMA测量F、Cl、Nb和P含量的最佳监控标样。结果表明，BHVO-2G在不同实验室间的测试结果的一致性最好，最适合作为F、Cl分析的监控标样（图1）。

相关成果发表在国际期刊《Geostandards & Geoanalytical Research》（影响因子4.34）上。张慧丽博士生为论文第一作者，曾罡为通讯作者，张超、张文兰、陈立辉和于津海参与了本次研究。该工作得到国家自然科学基金项目（42130310）、关键地球物质循环前沿科学中心（DLTD2105）、中央高校基本科研基金（0206-14380128, 0206-14380114）、江苏省研究生科研与实践创新计划项目（KYCX22_0117）和内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室的资助。

图1：分析的玻璃质标样中F (a)和Cl (b)的含量与前人数据的对比。(a)和(b)中分别插入的是F < 700 μg g⁻¹ 和 Cl < 600 μg g⁻¹ 的扩展图。图中每个点代表一个与前人数据的对比。

文章信息：Zhang, H.-L., Zeng, G., Zhang, C., Zhang, W.-L., Chen, L.-H. and Yu, J.-H. (2022), Electron Probe Microanalysis measurement of F-Cl-Nb-P for Geological Glasses. Geostand Geoanal Res. Published online, https://doi.org/10.1111/ggr.12454

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ggr.12454