地化所在硫化物的微区原位硫同位素分析的标准样品研制中取得新进展
二次离子质谱仪（SIMS）具有高灵敏度和极高空间分辨率的特点，在分析具有复杂共生关系、非均质体或环带状矿物的硫同位素组成方面具有独特的优势。因此，利用SIMS分析硫同位素成为精确获得矿物中硫同位素重要研究手段。但由于仪器质量分馏（IMF）和不同矿物基体效应存在，SIMS仪器测量值和真实值之间存在着系统性差异，需使用基体匹配的标样来进行校正。由于硫化物种类繁多，适用于SIMS的硫同位素标样仍十分稀少。
近日，针对黄铜矿标样较少且总量不足的现状，中国科学院地球化学研究所纳米离子探针实验室团队及其合作者研发了一个黄铜矿硫同位素标样（IGSD）。经过国内多家合作单位不同方法和仪器的测试，证明该标样具有非常均一的硫同位素特征（ 34S），可以作为SIMS和LA-MC-ICPMS等微区分析的黄铜矿硫同位素标样。该标样具有组成简单、样品量大等特征，可为世界范围内的相关实验室提供标样。相关研究成果以A quantity chalcopyrite reference material for in situ sulfur isotope analysis为题发表于国际光谱学专业期刊Atomic Spectroscopy, 陈佑纬副研究员为论文第一作者，高剑峰研究员为论文通讯作者。
图1 IGSD黄铜矿样品照片 (a)样品的手标本照片。（b）样品制成不同大小颗粒的环氧树脂靶照片。（c）典型样品的背散射电子图像
该样品采自加拿大安大略省McCreedy West岩浆Cu-Ni硫化物矿床中富黄铜矿硫化物矿脉，其总重量达~500g。该样品为较纯的黄铜矿矿石样品，仅在部分区域见有少量磁黄铁矿或镍黄铁矿(图1)。
为了验证主量成分的均一性，本文对IGSD黄铜矿样品中随机颗粒开展了电子探针分析。其结果显示该样品在主量元素成分上（Fe, S, Cu）十分均匀（2SD<0.5%， n=250），而其它金属元素的含量均较低（低于检测限0.02%）可忽略不计，这与均匀的背散色图像（BSE）和波谱分析图像(WDX)相吻合。
图2 IGSD黄铜矿的全岩硫同位素分析结果(IRMS)
随机在样品不同的部位微钻进行取样，再利用IRMS进行黄铜矿颗粒的硫同位素分析，结果显示两次不同批次IGSD黄铜矿的 34S均具有很好的重现性，分别为4.21 0.12‰(2SD, n=9)和4.21 0.23‰(2SD, n=30)，证明了样品在全岩硫同位素上具有很好的均一性。
样品制备成靶后分别在中国科学院地球化学研究所(IGCAS)、中国科学院地质与地球物理研究所(IGGCAS)、中国科学院广州地球化学研究所(GIGCAS)、中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质国家重点实验室（CUG）和西北大学大陆动力学国家重点实验室（SKLCD）等SIMS和LA-ICPMS(SKLCD)实验室开展了原位硫同位素测试，以测定样品的硫同位素组成特征和评估其微区尺度上的均一性。均一性测试结果显示所有实验室获得的原位测试结果均服从高斯分布，微区硫同位素组成在误差范围内一致，并与样品全岩硫同位素分析结果一致，证实了改黄铜矿具有均一的硫同位素组成（2SD<0.5‰）（图3）。全岩硫同位素（IRMS）获得的 34S值为4.21 0.23‰(2SD, n=30)确认为IGSD黄铜矿 34S的推荐值。
图3 不同实验室获得的原位分析 34S值测量结果及概率密度曲线。单次分析的误差线为2SD (a、b、c)。均匀性检测的误差线为2SE (d、e)。
上述研究表明，IGSD黄铜矿具有均一的成分和硫同位素组成，可作为SIMS和LA-MC-ICPMS等原位硫同位素分析的标准物质。目前，大约有500克IGSD黄铜矿颗粒可供分发，感兴趣的同行可以向本文的第一作者获取。
论文信息： Youwei Chen,* Liemeng Chen, Guoqiang Tang, Zhian Bao, Zexian Cui, Xincheng Qiu, Zhong-Qiang Chen,Jing Gu, Shaohua Dong, and Jianfeng Gao*. A Quantity Chalcopyrite Reference Material for In Situ Sulfur Isotope Analysis. Atomic Spectroscopy, 2023
论文链接：https://doi.org/10.46770/AS.2023.141
作者简介：陈佑纬 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室副研究员，现在主要负责管理和运行纳米离子探针实验室。2005年毕业于南京大学获地球化学学士学位，2010年于中国科学院地球化学研究所矿床地球化学博士学位。目前主要研究方向为离子探针分析和铀矿地球化学研究。
(矿床室 陈佑纬/供稿)