铂族元素玻璃标样示踪嫦娥六号月外物质
铂族元素玻璃标样示踪嫦娥六号月外物质
近日，中国科学院广州地球化学研究所月球样品研究小组硕士研究生高佳俊在该所正高级工程师张乐指导下，根据嫦娥五号/六号熔结玻璃的主量元素组成配置初始物，采用高温马弗炉熔融法合成含铂族元素（PGEs）的玻璃标样PGE-BG1。相关成果发表于《分析原子光谱学杂志》。
合成玻璃PGE-BG1照片（a-d）及背散射电子图像（e）。研究团队供图
铂族元素包括Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt和Re，均属强亲铁元素，是示踪陨石物质、撞击事件和行星演化的重要“地球化学指纹”。传统溶液法分析PGEs常需数百毫克至数克样品，难以满足月壤等珍贵地外样品的微区分析需求；LA-ICP-MS虽可实现几十微米尺度原位分析，却依赖基体匹配、组成均一的参考物质。现有NIST、USGS系列玻璃标样的PGEs含量约束不足，均匀性也有争议。
研究团队发现，使用铂金坩埚会使除Pt外的PGEs强烈扩散进入坩埚而丢失；改用刚玉坩埚后避免了这一损失。初始物先在1000℃保温10小时去除二氧化碳，再在1500℃保温4小时后在去离子水中淬火。合成玻璃与坩埚接触界面存在约500微米成分扩散剖面，团队切除边部和底部，选取未受影响区域分析。电子探针显示，PGE-BG1主量元素2RSD小于3.3%；溶液ICP-MS定值与LA-ICP-MS微区结果在误差范围内一致，Rh、Pd、Ir、Pt、Re的2RSD小于15%。受高温挥发影响，Ru和Os几乎完全丢失，推测被氧化为RuO 4 和OsO 4 挥发；Re丢失超过90%，说明PGEs在高温熔融中存在明显元素间分馏。
以PGE-BG1为外标，团队测试了常用玻璃标样GSD-1G和NIST 610，并对嫦娥六号月壤熔结玻璃开展原位微区分析。结果显示，嫦娥六号熔结玻璃成分变化较大：FeO为8.8-26.2 wt%，Al 2 O 3 为8.1-20.4 wt%，Th从低于检出限至5.7 μg/g。多数测试点在FeO-Al 2 O 3 和FeO-Th关系图中位于高地斜长岩与月海玄武岩之间并靠近月海玄武岩端元，表明其主要物质来源为本地月海玄武岩，同时混入高地物质和少量KREEP组分。熔结玻璃Ni含量为215-887 μg/g，显著高于本地月海玄武岩（约15 μg/g），且Ir与Ni明显正相关。质量平衡计算显示，其中含约1.1-4.6 wt%的陨石物质；Co-Ni关系指示撞击体可能主要为球粒陨石和IIAB铁陨石。样品未检测到Ru和Os信号，说明撞击形成熔结玻璃过程中PGEs发生了显著分馏，采用PGEs示踪撞击体类型时需考虑这一影响。
该研究合成的PGE-BG1硅酸盐玻璃标样，为嫦娥六号月壤熔结玻璃PGEs和Re的微区分析提供了可靠外标，也为识别撞击体性质、理解月表撞击与空间风化过程提供了新的分析支撑。
相关论文信息：https://doi.org/10.1039/d6ja00343e