酸溶法测定碳酸盐矿物微量元素含量的系统分析以及新方法的初步研究

作     者：李婉莹 liwanying

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李崇瑛

授予年度：2020年

学科分类：081704[工学-应用化学] 0709[理学-地质学] 07[理学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：碳酸盐矿物 稀土元素 配分模式 动态梯度柱淋溶 

摘      要：从碳酸盐岩中提取原始地球化学信息是古环境研究的关键,针对原始母岩中碳酸盐矿物稀土元素的提取,研究者已提出各种局部溶解法,其中最为常用的是酸溶ICP-MS法,但具体操作规程,使用样品粒径、酸浓度、淋溶时间等各不相同,对于淋溶出各稀土元素含量以及各稀土参数并没有系统分析,这就使对各酸溶法测定碳酸盐矿物得到的稀土元素含量是否准确产生怀疑,那么对应的测定结果所揭示的古环境氧化或还原的信息就有待进一步证实。本文结合前人以及实验室课题组已做研究,选取14种样品,将每个样品分为5个粒度,并分别用6个醋酸浓度进行淋洗,旨在得到醋酸酸溶法测定碳酸盐稀土元素含量完整、系统的实验数据。与前人对实验数据分析以寻找最佳酸浓度不同的是,本实验则对测得数据通过不同酸度、不同粒径下稀土元素的配分模式和稀土元素的常用参数分析出测定可能受到的污染源,这对酸溶法的改进从而有针对性的减少非目标组分有至关重要的作用;并通过淋溶浓度建立了钙-微量元素、铝-微量元素相关性分析方法,最终从所测微量元素中找到采用酸溶法测定具有可行性的元素。对在不同醋酸浓度淋溶出的稀土元素行为的分析,发现水可溶性矿物和吸附物很可能在低醋酸浓度下就被溶解,并对稀土配分模式和参数等产生影响,具体表现为降低Ce的负异常,改变Eu异常、La异常、Y/Ho、LREE的衰竭或富集状态,这种现象在0.3%的醋酸浓度下尤为明显;而在醋酸浓度较高时,非碳酸盐矿物相如粘土、铁锰氧化物、磷酸盐可能被溶出;并通过不同醋酸淋洗的稀土元素配分模式图比较发现非碳酸盐组分的稀土元素配分模式图可能与原始母岩中稀土元素配分模式图相似。钙-微量元素-铝相关性分析方法得出Ba、Zr、Tl、Mn、Sr、Ni等在碳酸盐矿物中的含量较多,在酸溶法中较易准确测定。而所有稀土元素基本都与铝元素淋溶浓度具有显著相关,验证前人已得结论,少量非碳酸盐矿物如粘土等的溶解将会很大程度上影响测定结果,Sc、V、In、Be、Ga、Th元素由于多次与铝元素淋溶浓度具有显著相关,表明它们在非碳酸盐矿物中含量较多。基于上述研究结果,提出新的方法—动态梯度柱淋溶法,并建立完整的理论实验步骤,具体为三段溶解强度递增的―水—硫酸铵—弱酸‖依次溶解洗脱水溶性盐类、离子交换洗脱粘土表面吸附的稀土元素、溶解洗脱碳酸盐矿物以供测试。通过实验室人工混合样品进行模拟方法的可行性,并对粘土吸附物的解析剂硫酸铵进行参数优化,为后续顺利开展动态梯度柱淋溶实验奠定了基础。