石英是地壳中分布最广的矿物之一，广泛产于热液脉、花岗岩、斑岩型及造山型矿床中。其晶格中的痕量杂质元素（如 Ti、Ge、Al、Li 以及稀土元素等）记录了成矿流体的来源、性质与演化历史，是反演热液系统演化和约束矿物生长环境的重要"地球化学档案"。然而，石英中杂质元素含量极低（多数在 ng/g—μg/g 量级），且传统微区分析手段（如电子探针、常规纳秒激光剥蚀质谱）受灵敏度和空间分辨率的制约，难以对其开展系统的、具有空间分辨能力的多元素成像分析，制约了石英地球化学档案的充分挖掘。

 针对上述难题，中国科学院广州地球化学研究所何妙洪副研究员等与上海凯来仪器有限公司合作对国产点阵飞秒激光剥蚀系统与传统飞秒激光剥蚀系统进行了严格的对比评估。两种系统均与 ICP-TOFMS 联用，并在相同条件下运行（50 μm 空间分辨率，约 5000 μm/s 的扫描速度）。

 结果表明，两种fs-LA-ICP-TOFMS系统均可以实现对石英痕量元素的成像分析；其中，点阵 fs-LA 系统凭借对石英更高效、更均匀剥蚀效率，有效提升了石英成像过程中元素的分析灵敏度和检出限：其中稀土元素灵敏度提升 1—2 个数量级，大多数其他元素提升数倍；各元素检出限改善 1.3—37 倍；成像元素种类有明显拓展。利用该技术，可以揭示石英中多元素环带结构，这些环带记录了石英生长过程中流体的成分的演化，为定量约束热液流体或熔体的演化历史提供了直接的空间分辨证据。

图1 点阵fs-LA-ICP-TOFMS石英多元素成像。

图2传统fs-LA-ICP-TOFMS石英多元素成像。

 相关的成果近期发表在Journal of Analytical Atomic Spectrometry，该项研究成果受到广州地化所所长基金（2022SZJJZD-02）和国家自然科学基金（42273012）联合资助。

论文信息

He, M.*(何妙洪), Gu, J.(顾济晨), Wang, Z.-Q.(王忠强), Deng, W.(邓文峰), Liang, Y.(梁燕),

Zhang, S.(张书迪), Wei, G.(韦刚健) (2026) Enhanced Trace Element Imaging in Quartz

using Matrix-Array Femtosecond Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Time-of-Flight

Mass Spectrometry. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. doi: 10.1039/D6JA00193A.

https://doi.org/10.1039/d6ja00193a