1 国家海洋局南海规划与环境研究院, 广东 广州 510300
2 国家海洋局南海规划与环境研究院, 广东 广州 510300 中山大学海洋科学学院, 广东 广州 510275
3 中山大学海洋科学学院, 广东 广州 510275广东省海洋资源与近岸工程重点实验室, 广东 广州 510006
4 自然资源部第四海洋研究所, 广西 北海 536000
分析了西南印度洋超慢速扩张洋脊49.2°E-50.5°E热液区热液沉积物样品的矿物组成和元素地球化学特征, 结果显示研究区热液沉积物矿物组成以黄铁矿和黄铜矿为主, 还含有少量闪锌矿等, 而硅烟囱和残留氧化物分别主要由无定形硅和碳酸钙、 铁氢氧化物(如针铁矿)等矿物组成, 由热液沉积物到硅烟囱, 再到残留氧化物过渡过程中, 矿物组成中硫化物含量以及矿物结晶程度的降低, 指示了成矿温度逐渐降低的趋势。 同时, 通过XRF、 ICP-AES等手段对热液沉积物的主微量元素分析, 主微量地球化学特征指示海水的贡献逐步增大, 而热液对其影响逐步减小, 形成环境也逐步从热液羽状流环境向海相水成的低温氧化环境转变。 在稀土元素分析中, 热液沉积物中稀土元素总体含量较高, ∑REE(26.37～32.86)×10-6; 残留氧化物中稀土元素含量次之, ∑REE(5.58～30.43)×10-6; 硅烟囱中稀土元素含量较低∑REE(0.92～6.96)×10-6。 研究区样品均表现出轻稀土元素富集、 重稀土元素亏损的特征, δCe值变化范围为0.34～1.00, 具有Ce负异常特征; δEu值变化范围为0.87～4.24, 具有Eu正异常特征, 指示样品继承热液流体的部分地球化学特征的同时, 又受到了海水的明显影响, 稀土来源具有多样性的特征。 综合分析表明, 研究区由于受制于较弱的热液活动, 以中低温为主的成矿环境, 成矿流体主要起源于海水, 因此成矿过程受海水混合作用影响较大。
热液沉积物 主量元素 微量元素 地球化学特征 成因 西南印度洋中脊 Hydrothermal sediments The main element The trace element Geochemical characteristics Genesis Southwest indian ocean ridge 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2868
1 中国地质大学（武汉）珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学（武汉）珠宝学院, 湖北 武汉 430074 中国地质大学（武汉）珠宝检测中心, 湖北 武汉 430074
费昂斯是由石英、 碱性助熔剂、 着色剂构成的表面釉层尚未达到非晶态的类玻璃制品, 五千年前在西亚地区出现, 是最早的人工材料制品之一, 常加工成珠饰的形式。 费昂斯珠经由草原丝绸之路传入中原地区后, 在两周时期大放异彩, 见证了我国古人学习费昂斯制造技术并自主改进的历程。 采用常规宝石学测试、 显微成像、 傅里叶红外光谱、 激光拉曼光谱、 扫描电镜-EDS能谱以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪多种方法对战国时期湖北随县曾侯乙墓、 湖北荆州熊家冢墓地出土费昂斯珠样品的谱学特征、 成分特征和制造工艺进行了测试研究。 测试结果显示曾侯乙墓出土费昂斯珠呈褐黄色, 较熊家冢墓地出土蓝绿色费昂斯珠有较大外观差异; 显微成像可见费昂斯珠表面釉层与胎体界限、 气孔及碎裂情况, 熊家冢墓地出土费昂斯珠在端口处可见小部分明显的非晶态釉层; 傅里叶红外光谱测试、 激光拉曼光谱测试显示两处出土费昂斯珠均含大量石英; 激光拉曼光谱测试熊家冢墓地费昂斯珠的蓝色釉层, 结果为一个复合谱图, 128、 207、 362、 468、 692、 797和1 188 cm-1处为石英的特征峰位, 979 cm-1为磷酸钙的特征峰, 磷酸钙的形成可能是因釉料中添加草木灰之类的植物灰料, 590和1 066 cm-1处的峰与CuSiO3·H2O有关, 3 346和3 435 cm-1为水的峰; 扫描电镜-EDS能谱以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪测试结果显示二者具体成分差别较大, 曾侯乙墓出土费昂斯珠制作原料石英砂含杂质多, 较高含量的硫元素是其显著的不同点, 指示釉层可能使用了铜的硫化物; 而熊家冢墓地出土费昂斯珠原料纯净, 主体由大量石英砂构成, 表面有白色石英风化浸蚀层。 两处墓地时期相近, 所处国别不同, 对比其制作原料和工艺技术, 推测两个墓葬出土费昂斯珠不属同源体系, 且熊家冢墓地所代表的楚国工艺技术更成熟, 因此在战国时期我国应存在多个费昂斯生产中心。
费昂斯 谱学特征 微量元素 工艺技术 Faience beads Spectral study Trace element Manufacturing technology 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3700
钟振宇 1,2,3,*徐军 1,2,3孙泽宇 1,2,3范奕波 1,2,3[ ... ]张胜民 1,2,3
1 华中科技大学先进生物材料与组织工程研究中心，武汉 430074
2 华中科技大学医疗器械监管科学研究院，武汉 430074
3 国家药品监督管理局医疗器械监管科学研究基地，武汉 430074
羟基磷灰石(HA)是人体硬组织的主要无机组分，具有良好的生物活性及生物相容性，能够有效促进硬组织缺损的修复再生。研究表明：单一离子掺杂是一种有效提升HA材料生物活性的途径。而双离子掺杂不仅可实现对天然骨成分上的进一步仿生，还可以协同赋予HA材料更多功能特性，例如抗肿瘤、抗菌、促血管生成、免疫调节、医学成像等，拓展了HA材料在骨组织工程中的应用。对双离子掺杂HA材料的制备方法及原理进行了总结，并综述了双离子掺杂HA材料在硬组织工程中的潜在应用，最后对双离子掺杂HA材料的未来研究重点提出了建议和展望。
双离子掺杂 羟基磷灰石 硬组织工程 微量元素 dual-ion substitution hydroxyapatite hard tissue engineering trace element
1 古陶瓷科学研究国家文物局重点科研基地, 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 201899
2 中国社会科学院考古研究所, 北京 100710
目前, 光谱学分析已经成为支撑科技考古发展的重要技术手段, 在产地研究、 呈色机理、 测年分析等方面发挥了重要作用。 河南省灵宝市西坡遗址以其丰富的仰韶文化遗存被确定为“中华文明探源工程”的首选遗址之一, 灵宝地区是仰韶文化庙底沟类型的中心地带, 可能与传说中的黄帝时代文化相对应。 不少考古专家认为, 对西坡遗址的勘探和发掘将有助于揭开中华五千年文明的起源之谜。 西坡遗址出土器物也较为丰富, 包括陶器、 玉器、 石器等, 还有一些较为特殊的青绿色熔块, 这些熔块比后世原始瓷釉的出现要早1 000多年。 本研究综合运用电感耦合等离子体质谱/原子发射光谱分析(ICP-MS/AES)、 电子探针(EPMA)、 拉曼光谱(Raman)等光谱学分析技术, 对河南灵宝西坡遗址出土50件陶器和1件熔块进行了分析。 西坡遗址出土陶器以红陶、 褐陶为主, 同时也存在彩陶、 红皮陶(带红色陶衣的陶器)、 黄色陶、 黑灰陶等。 以往的研究主要将不同颜色的陶器归因为不同烧制气氛, 并没有研究不同类别陶器的原料来源。 该研究通过对泥质陶器中16种微量元素含量的测定及多元统计分析, 探讨了不同种类陶器的原料特征, 为研究陶器的生产和流通提供一定的科学依据。 同时, 研究了部分彩陶的显微结构和黑彩的物相组成, 分析了遗址出土青绿色熔块的材料属性和组成结构特征。 结果表明, 大部分带红色陶衣的陶器, 其所用胎泥原料中Ba含量相对较高, 与其他陶器有一定的区别, 可能具有特殊的原料来源; 彩陶表面黑彩的着色矿物原料为磁铁矿; 青绿色熔块化学组成除锰磷含量较低外, 与原始瓷釉的化学组成比较接近, 这些结果为了解仰韶文化时期制陶工艺以及社会生产状况提供了科学依据。 研究表明, 基于元素分析和结构分析的多种光谱学分析技术联用在考古材料的研究中效果显著。
西坡遗址 陶器 熔块 微量元素 组成结构 Xipo site Pottery Frit Trace element Composition and structure 光谱学与光谱分析
2020, 40(4): 1186
Author Affiliations
Abstract
1 Academy of Opto-Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China
2 Beijing Excimer Laser Technology and Engineering Center, Beijing 100094, China
The corrosion behaviors of the ArF excimer laser copper alloy electrodes were studied. The morphology, composition and impurities were characterized by optical microscope, scanning electron microscopy, electron microprobe and glow discharge mass spectrometer methods. The anode produces the reef, the corrosion pits, the hole layer and the $1{-}10~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m}$ level flake impurity. The cathode produces the particles, the sputtering pits, the element reduce layer and the $1~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m}$ level particle impurity. Besides the Cu element, other elements in the alloy participate in the corrosion: Al element in the reef is over 1.5 times of the anode, Zn element in the particles is 1.3 times of the cathode, many trace elements congregate on the copper surface several and even hundreds of times. These elements are responsible to a great degree for the impurities and the rapid energy decline of the long-time idled laser.
ArF excimer laser corrosion behavior electrode impurity trace element High Power Laser Science and Engineering
2018, 6(1): 010000e9
1 中山大学地球科学与工程学院, 广东 广州 510275
2 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室, 广东 广州 510275
翡翠产自与俯冲作用相关的HP/LT变质区域, 对俯冲作用的研究具有重要意义。 锆石常用来确定岩石的年龄, 可以用于翡翠成因和形成时代的研究。 缅甸是世界上优质翡翠最主要的产地, 锆石是缅甸翡翠中常见的副矿物。 选择含锆石较多的缅甸翡翠原石, 对晶形较好的大颗粒锆石运用阴极发光(CL)图像观察锆石中颜色的分布和韵律环带形态的变化, 并根据CL图像特征进一步采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对锆石的微量元素和U-Pb年龄进行测定。 结果表明具不同颜色和韵律环带形态的锆石, 其微量元素分布有一定的差异, 但总体却表现为: 锆石的标准化球粒陨石稀土配分显示轻稀土元素(LREE)亏损, 重稀土元素(HREE)富集, 有明显的Ce(Ce/Ce*=19.2～74.2)正异常和微弱的Eu(Eu/Eu*=0.49～0.72)负异常。 稀土元素总含量(∑REE)高(810～3 984 μg·g-1), (Yb/Sm)N值为23.1～195.1(大部分值小于100)； Th/U比值为0.28～1.18。 研究锆石属于岩浆锆石, 形成于俯冲带上覆地幔楔的镁铁质玄武岩浆之中, 这类岩浆是陆下地幔橄榄岩受到俯冲过程中释放的流体作用部分熔融形成的。 Ti温度计显示锆石的形成温度为762～923 ℃。 锆石的206Pb/238U年龄为(157.3±1.3)Ma, 这一年龄为锆石的形成时间。 CL图像显示锆石中颜色的分布和韵律环带形态的变化与锆石的形成时间无关, 是锆石中微量元素差异分布造成的, 反映了锆石形成过程中岩浆熔体成分的动态演化。
缅甸翡翠 锆石 CL图像 微量元素 U-Pb同位素年龄 Mayanmar jadeite-jade Zircon CL image Trace element U-Pb age 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1896
1 中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心, 上海 201800
2 复旦大学, 上海 200433
以蛇纹石这一中国传统的玉材为对象, 旨在通过微量元素含量分析来探索古代蛇纹石玉器原料的可能来源。 采用无损的外束质子激发X射线荧光技术（PIXE）对来自中国几个典型矿区的蛇纹石样品主量元素和微量元素进行了分析。 同时也采用有损的电感耦合等离子体原子发射光谱技术（ICP-AES）对这些蛇纹石样品的微量元素含量进行了比较分析。 结果表明, 两种分析方法所获取的蛇纹石微量元素含量趋势具有一致性, 说明PIXE无损分析技术可以应用于蛇纹石的微量元素分析研究。 讨论了蛇纹石的微量元素含量与地质成因之间的关系, 这些蛇纹石的微量元素含量存在明显的差异, 这种差异可以用来区分不同地质成因的蛇纹石。 Ⅰ型地质成因的蛇纹石中微量元素中Ni含量较低, 且几乎不含Cr和Co, 而Ⅱ型地质成因的蛇纹石中则含有较高微量元素的Cr, Co和Ni。 采用PIXE技术分析了来自浙江、 江苏、 河南、 安徽和湖北等省出土的新石器时代至战国时期（4585 BC—221 BC）14个遗址或墓葬出土的18件蛇纹石玉器的化学成分, 通过与两种地质成因类型蛇纹石的微量元素比较分析, 初步推测了这些蛇纹石玉器原料的可能来源。 以蛇纹石微量元素含量与地质成因类型之间的关系来探索古代蛇纹石玉器玉料可能的来源是一种有益的尝试。
中国古代蛇纹石玉器 微量元素 地质成因 玉料来源 PIXE PIXE Chinese ancient serpentine artifact Trace element Formation mechanism Original source 光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3780
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 Institution of Chemistry, Karl-Franzens University Graz, Graz A-8010, Austria
3 解放军总医院生化科, 北京 100853
4 毅新兴业（北京）生物科技有限公司, 北京 102206
5 聚光科技（杭州）股份有限公司, 浙江 杭州 310052
采用ICP-MS法对国内市场常用的13种采血管中铝、 钒、 铬、 锰、 铁、 钴、 镍、 铜、 锌、 砷、 硒、 钼、 镉、 锡、 锑、 钡、 钨、 汞、 铊和铅元素进行测定。 通过对采血管的纯水浸出液和10%硝酸浸出液进行20种微量元素含量分析, 得到了13种采血管中20种微量元素的含量。 根据近年发表的文献中有关人体血清、 血浆和全血微量元素含量参考范围, 详细分析了各种采血管适用的微量元素检测种类。 分析结果表明: 最适用于血清分析的为采血管1, 该采血管适用于18种血清微量元素的分析; 最适用于血浆分析的为采血管6, 该采血管适用于15种血浆微量元素的分析; 最适用于全血分析的为采血管13, 该采血管适用于17种全血微量元素的分析。 但是, 值得注意的是, 采血管1中的锑和钨元素, 采血管6中的钒、 铬、 镍和锑元素, 以及采血管13中的铝, 锑和钨元素, 其纯水浸出液中这几种微量元素的含量与正常人血液（血清、 血浆、 全血）中微量元素含量处于同一数量级, 可能会对血液微量元素的测量结果造成影响。 该研究也对比了采血管1和采血管3对实际血清样本检测结果的影响, 结果表明, 采血管1的检测结果中几乎所有微量元素含量都低于采血管3的检测结果, 尤其是铝, 钒, 铬, 锰, 砷, 锡, 锑等几种元素, 说明在实际采血过程中, 采血管的选择对微量元素检测结果影响很大。
采血管 微量元素 ICP-MS ICP-MS Blood collection tube Trace element 光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3676
1 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所, 中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室, 北京 100044
2 中国科学院大学人文学院科技史与科技考古系, 北京 100049
3 中国文化遗产研究院, 北京 100029
“克拉克瓷”是我国明清时期销往欧洲的一种青花瓷器。 长期以来, 对于这类外销瓷器的研究始终是国际陶瓷考古学界关注的热点。 2007年, “南澳Ⅰ号”明代沉船的发现和其中大批瓷器的出水, 为“克拉克瓷”研究提供了新的宝贵资料。 结合传统器型学方法与波长色散型X射线荧光光谱分析, 探明了十件“南澳Ⅰ号”沉船出水瓷器的产地, 为更深入的研究工作打好了基础。
克拉克瓷 南澳Ⅰ号 瓷器产地 微量元素 X射线荧光光谱 Kraak Porcelain Nan’ao Ⅰ Provenance of Procelain Trace Element XRF 光谱学与光谱分析
2015, 35(6): 1746
1 燕山大学环境与化学工程学院， 河北 秦皇岛066004
2 中国检验检疫科学研究院， 北京100123
3 河北大学化学与环境科学学院， 河北 保定071002
应用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定了收集于9个采样点的油菜蜜及其蜜源油菜花和油菜杆中Na， Mg， P， K， Ca， Mn， Zn， Rb， Sr和Ba等10种元素。 在油菜蜜、 油菜花和油菜杆中K， P， Ca， Mg和Na等五种元素含量均明显高于Zn， Rb， Mn， Sr和Ba， 前五种元素含量大小顺序为K>P>Ca>Mg>Na， 后五种元素含量在三者中的大小顺序则不尽相同。 油菜花和油菜杆中K， P和Ca三种元素的含量均高于1 000 mg·kg-1， 油菜花中P， Ca， Mn， Zn和Rb等五种元素的平均含量均高于油菜杆， 可以初步推断油菜花富集元素的能力略强于油菜杆。 在上述测定结果基础上， 首次应用雷达图对油菜蜜及其蜜源油菜花和油菜杆中10种元素的关系进行了研究， 主要是为了对将油菜花中元素含量用于蜂蜜溯源研究的可能性进行探索。 从雷达图可以看出， 10种元素在油菜蜜、 油菜花和油菜杆中的星形基本类似。 此研究为油菜蜜的相关研究提供基础数据， 同时为利用油菜花中元素含量代替油菜蜜中元素含量进行油菜蜜溯源提供了一定的科学依据。
油菜蜜 油菜花 油菜杆 微量元素 雷达图谱 Rape honey Rape flower Rape stem ICP-MS ICP-MS Trace element Radar map
