二次離子質譜儀（SIMS）具有高靈敏度和極高空間分辨率的特點，在分析具有復雜共生關系、非均質體或環帶狀礦物的硫同位素組成方面具有獨特的優勢。因此，利用SIMS分析硫同位素成為精確獲得礦物中硫同位素重要研究手段。但由于儀器質量分餾（IMF）和不同礦物基體效應存在，SIMS儀器測量值和真實值之間存在著系統性差異，需使用基體匹配的標樣來進行校正。由于硫化物種類繁多，適用于SIMS的硫同位素標樣仍十分稀少。
近日，針對黃銅礦標樣較少且總量不足的現狀，中國科學院地球化學研究所納米離子探針實驗室團隊及其合作者研發了一個黃銅礦硫同位素標樣（IGSD）。經過國內多家合作單位不同方法和儀器的測試，證明該標樣具有非常均一的硫同位素特征（ 34S），可以作為SIMS和LA-MC-ICPMS等微區分析的黃銅礦硫同位素標樣。該標樣具有組成簡單、樣品量大等特征，可為世界范圍內的相關實驗室提供標樣。相關研究成果以A quantity chalcopyrite reference material for in situ sulfur isotope analysis為題發表于國際光譜學專業期刊Atomic Spectroscopy, 陳佑緯副研究員為論文第一作者，高劍峰研究員為論文通訊作者。
圖1 IGSD黃銅礦樣品照片 (a)樣品的手標本照片。（b）樣品制成不同大小顆粒的環氧樹脂靶照片。（c）典型樣品的背散射電子圖像
該樣品采自加拿大安大略省McCreedy West巖漿Cu-Ni硫化物礦床中富黃銅礦硫化物礦脈，其總重量達~500g。該樣品為較純的黃銅礦礦石樣品，僅在部分區域見有少量磁黃鐵礦或鎳黃鐵礦(圖1)。
為了驗證主量成分的均一性，本文對IGSD黃銅礦樣品中隨機顆粒開展了電子探針分析。其結果顯示該樣品在主量元素成分上（Fe, S, Cu）十分均勻（2SD<0.5%， n=250），而其它金屬元素的含量均較低（低于檢測限0.02%）可忽略不計，這與均勻的背散色圖像（BSE）和波譜分析圖像(WDX)相吻合。
圖2 IGSD黃銅礦的全巖硫同位素分析結果(IRMS)
隨機在樣品不同的部位微鉆進行取樣，再利用IRMS進行黃銅礦顆粒的硫同位素分析，結果顯示兩次不同批次IGSD黃銅礦的 34S均具有很好的重現性，分別為4.21 0.12‰(2SD, n=9)和4.21 0.23‰(2SD, n=30)，證明了樣品在全巖硫同位素上具有很好的均一性。
樣品制備成靶后分別在中國科學院地球化學研究所(IGCAS)、中國科學院地質與地球物理研究所(IGGCAS)、中國科學院廣州地球化學研究所(GIGCAS)、中國地質大學（武漢）生物地質與環境地質國家重點實驗室（CUG）和西北大學大陸動力學國家重點實驗室（SKLCD）等SIMS和LA-ICPMS(SKLCD)實驗室開展了原位硫同位素測試，以測定樣品的硫同位素組成特征和評估其微區尺度上的均一性。均一性測試結果顯示所有實驗室獲得的原位測試結果均服從高斯分布，微區硫同位素組成在誤差范圍內一致，并與樣品全巖硫同位素分析結果一致，證實了改黃銅礦具有均一的硫同位素組成（2SD<0.5‰）（圖3）。全巖硫同位素（IRMS）獲得的 34S值為4.21 0.23‰(2SD, n=30)確認為IGSD黃銅礦 34S的推薦值。
圖3 不同實驗室獲得的原位分析 34S值測量結果及概率密度曲線。單次分析的誤差線為2SD (a、b、c)。均勻性檢測的誤差線為2SE (d、e)。
上述研究表明，IGSD黃銅礦具有均一的成分和硫同位素組成，可作為SIMS和LA-MC-ICPMS等原位硫同位素分析的標準物質。目前，大約有500克IGSD黃銅礦顆?？晒┓职l，感興趣的同行可以向本文的第一作者獲取。
論文信息： 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
論文鏈接：https://doi.org/10.46770/AS.2023.141
作者簡介：陳佑緯 中國科學院地球化學研究所礦床地球化學國家重點實驗室副研究員，現在主要負責管理和運行納米離子探針實驗室。2005年畢業于南京大學獲地球化學學士學位，2010年于中國科學院地球化學研究所礦床地球化學博士學位。目前主要研究方向為離子探針分析和鈾礦地球化學研究。
(礦床室 陳佑緯/供稿)