Determination of Forty Two Major and Trace Elements in USGS and NIST SRM Glasses by Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

Authors


Corresponding author. e-mail: gaoshan@cug.edu.cn

Abstract

Forty two major (Na, Mg, Ti and Mn) and trace elements covering the mass range from Li to U in three USGS basalt glass reference materials BCR-2G, BHVO-2G and BIR-1G were determined using laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry. Calibration was performed using NIST SRM 610 in conjunction with internal standardisation using Ca. Determinations were also made on NIST SRM 612 and 614 as well as NIST SRM 610 as unknown samples, and included forty five major (Al and Na) and trace elements. Relative standard deviation (RSD) of determinations was below 10% for most elements in all the glasses under investigation. Consistent exceptions were Sn and Sb in BCR-2G, BHVO-2G and BIR-1G. For BCR-2G, BHVO-2G and BIR-1G, clear negative correlations on a logarithmic scale exist between RSD and concentration for elements lower than 1500 μg g-1 with logarithmic correlation coefficients between -0.75 and -0.86. There is also a clear trend of increasing RSD with decreasing concentration from NIST SRM 610 through SRM 612 to SRM 614. These suggest that the difference in the scatter of apparent element concentrations is not due to chemical heterogeneity but reflects analytical uncertainty. It is concluded that all these glasses are, overall, homogeneous on a scale of 60 μm.

Our first results on BHVO-2G and BIR-1G showed that they generally agreed with BHVO-2/BHVO-1 and BIR-1 within 10% relative. Exceptions were Nb, Ta and Pb in BHVO-2G, which were 14-45% lower than reference values for BHVO-2 and BHVO-1. Be, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Sn, Sb, Gd, Tb, Er, Pb and U in BIR-1G were also exceptions. However, of these elements, Be, Nb, Sn, Sb, Gd, Tb, Pb and U gave results that were consistent within an uncertainty of 2s between our data and BIR-1 reference values. Results on NIST SRM 612 agreed well with published data, except for Mg and Sn. This was also true for elements with m/z geqslant R: gt-or-equal, slanted 85 (Rb) in the case of NIST SRM 614.

The good agreement between measured and reference values for Na and Mg in BCR-2G, BHVO-2G and BIR-1G, and for Al and Na in NIST SRM 610, 612 and 614 up to concentrations of at least several weight percent (which were possible to analyse due to the dynamic range of 108) indicates the suitability of this technique for major, minor and trace element determinations.

Abstract

Quarante deux éléments majeurs (Na, Mg, Ti et Mn) et éléments en trace de masses comprises entre Li et U de : BCR-2G, BHVO-2G et BIR-1G (trois verres basaltiques de référence de ľUSGS) ont été déterminés par spectrométrie de masse à plasma induit couplée à un système ďablation laser. La calibration a été faite par rapport au verre NIST SRM 610 après une standardisation interne basée sur Ca. Les verres NIST SRM 612, 614 et 610 ont aussi été analysés en tant qu'échantillons inconnus pour quarante cinq éléments majeurs (Al et Na) et traces. La déviation standard relative (RSD) des déterminations est inférieure à 10 % pour la plupart des éléments dans tous les verres considérés, àľexception de Sn et Sb dans BCR-2G, BHVO-2G et BIR-1G. Dans ces échantillons, on remarque des corrélations négatives claires (en échelle logarithmique) entre les RSD et les concentrations pour tout élément de concentration inférieure à 1500 μg g-1, avec un coefficient de corrélation entre -0.75 et -0.86. On remarque aussi une tendance claire àľaugmentation des RSD quand les concentrations diminuent, quand on passe de NIST 610 à NIST 612 puis 614. Ceci suggère que les dispersions apparentes de concentrations de certains éléments ne sont pas dues à des hétérogénéités chimiques mais reflètent les incertitudes analytiques. On en conclut que ces verres sont globalement homogènes àľéchelle de 60 μm.

Nos premiers résultats sur BHVO-2G et BIR-1G montrent un bon agrément avec les résultats obtenus sur BHVO-2/BHVO-1 et BIR-1, à 10% près, excepté pour Nb, Ta et Pb dans BHVO-2G, qui étaient de 14 à 45% inférieurs aux valeurs de référence de BHVO-2 et BHVO-1. Be, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Sn, Sb, Gd, Tb, Er, Pb et U dans BIR-1G font aussi exception. Néanmoins, àľintérieur de ce dernier groupe, Be, Nb, Sn, Sb, Gd, Tb, Pb et U ont donné des résultats toujours consistants, en tenant compte de ľincertitude de 2s, entre nos données et les valeurs de référence de BIR-1. Nos résultats sur NIST SRM 612 sont en bon accord avec les données publiées, sauf pour Mg et Sn. Il en est de même pour les éléments de m/z geqslant R: gt-or-equal, slanted 85 (Rb) dans le cas de NIST SRM 614.

Le fait qu'il y ait un bon accord entre les valeurs mesurées et les valeurs de référence pour les éléments Na, Mg dans BCR-2G, BHVO-2G et BIR-1G et pour Al et Na dans NIST SRM 610, 612, 614, ceci jusqu'à des concentrations ďau moins quelques pour cents en poids (possible grâce à la dynamique de détection étendue sur 8 ordres de magnitude) montre que cette technique est particulièrement adaptée àľanalyse ďéléments majeurs, mineurs et traces.

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