«Апатит – минерал, встречающийся в магматических, метаморфических и осадочных породах. Его кристаллическая решетка вмещает множество примесей, что позволяет изучать геохимические условия формирования пород. Апатит важен для обнаружения месторождений редких металлов, таких как ниобий и редкоземельные элементы, критически важных для современных технологий. Состав апатита указывает на потенциал рудного тела», – рассказал старший научный сотрудник ИЗК СО РАН кандидат химических наук Артем Сергеевич Мальцев.
В современной геохимии апатит анализируют с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и лазерной абляцией (ЛА‑ИСП‑МС). Этот метод позволяет «выжигать» минерал размером около сотни микрон и определять его элементный состав. Процесс отличается высокой точностью, скоростью и простотой пробоподготовки. Однако существует проблема: для достижения точных количественных результатов необходим эталонный образец с заранее известным составом для сравнения. Если эталон не соответствует матрице анализируемого образца, возникают систематические ошибки.
«Многие геохимики сегодня используют в качестве стандарта синтетические стекла, например, NIST SRM 610. Это удобно, но у стекла и природного апатита разная матрица, что приводит к ошибкам в 5‑10%. Чтобы этого избежать, нужен подходящий по матрице стандарт, то есть такой же апатит, но с гарантированной однородностью. Наш слюдянский апатит (SlyudAP) как раз и должен стать таким стандартом», – прокомментировал Мальцев.
Ученые провели исследование, выбрав семь крупных кристаллов апатита из коллекции ИЗК СО РАН, собранных еще в 1980‑х годах сотрудником института Леонидом Зиновьевичем Резницким. Лишь один из этих образцов оказался однородным. Для проверки его пригодности в качестве стандарта кристалл разделили на фрагменты и отправили их в разные лаборатории. В каждой лаборатории изучали фрагменты различными методами анализа, включая лазерную абляцию, масс-спектрометрию растворов, рентгенофлуоресцентный анализ и сканирующую электронную микроскопию. Этот подход позволил получить точные данные о составе и подтвердить идентичность всех фрагментов.
SlyudAP – это кристалл ювелирного качества с высокой концентрацией стронция, тория и мышьяка, а также средними концентрациями редкоземельных элементов.
«Главное достоинство этого образца апатита – уникальная гомогенность. В мире существуют эталонные образцы апатита, например, мексиканский Durango. Но у Durango часто встречаются зональность и неоднородности по содержанию редких элементов. SlyudAP на удивление стабилен: на картах распределения элементов, которые мы построили с помощью лазерной абляции, нет пятен или зон обогащения. Вариации содержания большинства элементов не превышают 2‑5%, что для природного минерала является отличным показателем», – отметил Артем Мальцев.
В работе участвовали несколько организаций. Основные работы были выполнены в Институте земной коры Сибирского отделения РАН. Именно здесь были отобраны материалы, разработана концепция исследования и проведены ключевые анализы с использованием методов рентгенофлуоресцентного анализа и масс-спектрометрии. Ученые из Геологического института РАН в Москве провели независимый анализ растворов на масс-спектрометре, что позволило подтвердить результаты, полученные иркутскими коллегами. Работники Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН в Москве провели высокодетальную съемку на электронном микроскопе, доказав однородность на микроуровне. В Институте геологии и геохронологии докембрия РАН в Санкт-Петербурге были получены уникальные данные по изотопному составу урана и свинца с использованием метода ID‑TIMS. Зарубежные исследователи приняли участие в межлабораторных сличениях, подтвердив стабильность метода в различных условиях и на разных приборах.
Исследования слюдянского апатита будут продолжены. Этот минерал часто используют для определения возраста пород по уран-свинцовому методу. Мы получили возраст апатита – 467 миллионов лет. Планируем уточнить данные для использования его как стандарта для элементного состава и возраста. Также будем предлагать образец геохимикам для проверки измерений, особенно при поиске редкоземельных металлов и реконструкции геологических процессов. Образцы доступны для научного сообщества.
Источник: scientificrussia.ru
распечатать статью
