铂族元素（PGEs）包括Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt与Re同属强亲铁元素，是示踪陨石物质、撞击事件和行星演化的重要地球化学工具。然而，传统溶液法PGEs分析通常需要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，但硅酸盐玻璃中PGEs丰度低，可靠定量分析依赖基体匹配、组成均一的参考物质。现有常用地质玻璃标样（如NIST系列和USGS系列）的PGEs含量约束不足，均匀性也存在争议，制约了月壤等地外样品PGEs的微区分析。

 针对这一问题，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张乐正高级工程师的指导下，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了含PGEs的玻璃（命名为PGE-BG1，图1）。实验发现，使用铂金坩埚会导致除Pt外的其余铂族元素强烈扩散进入坩埚而丢失。改用刚玉坩埚后避免了PGEs扩散丢失。初始物在1000 ℃维持10 h以去除初始物中的二氧化碳，随后在1500 ℃维持4 h后，将坩埚置入去离子水中淬火。测试发现，合成玻璃与坩埚接触界面存在约500 μm的成分扩散剖面。为避免元素扩散的影响，本研究切除了合成玻璃与坩埚接触的边部和底部，选取未受扩散影响的区域开展分析。EPMA分析显示，PGE-BG1所有主量元素的2RSD小于3.3%。溶液ICP-MS的定值结果分别为Rh 1.28 ± 0.13 μg/g、Pd 1.64 ± 0.20 μg/g、Ir 0.88 ± 0.09 μg/g、Pt 1.06 ± 0.04 μg/g、Re 0.07 ± 0.01 μg/g。LA-ICP-MS微区分析结果与溶液法结果在误差范围内一致，Rh、Pd、Ir、Pt、Re 的2RSD小于15%（图2）。受高温熔融挥发影响，Ru和Os几乎完全丢失，LA-ICP-MS未检测到信号；推测Ru和Os在高温合成过程中被氧化为RuO₄和OsO₄而挥发丢失；Re也发生显著丢失（> 90%）。这表明PGEs在高温熔融过程中存在明显的元素间分馏。

图1 合成玻璃PGE-BG1照片（a–d）及背散射电子图像（e）

图2 PGE-BG1 玻璃中铂族元素和 Re的 LA-ICP-MS 分析结果

 以PGE-BG1为外标，研究团队对两个常用玻璃标样GSD-1G和NIST 610的PGEs和Re进行了测试。之后，研究团队以GSD-1G和PGE-BG1为外标，分别校正主量元素、微量元素和PGEs含量，对嫦娥六号（CE-6）月壤中的熔结玻璃开展了原位微区分析。结果显示，CE-6熔结玻璃具有较大的成分变化范围：FeO含量为8.8–26.2 wt%，Al₂O₃为8.1–20.4 wt%，Th从低于检出限至5.7 μg/g。在FeO-Al₂O₃和FeO-Th关系图中（图3），多数测试点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CE-6熔结玻璃的主要物质来源为本地月海玄武岩，同时混入一定比例的高地物质和少量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呈明显正相关。质量平衡计算显示，CE-6熔结玻璃中含有约1.1–4.6 wt%的陨石物质加入。Co-Ni关系显示，撞击体可能主要为球粒陨石和IIAB铁陨石。测试的CE-6熔结玻璃也未检测到Ru和Os信号，说明在撞击形成熔结玻璃过程中，PGEs发生了显著分馏，暗示采用PGEs示踪撞击体类型时需要考虑撞击分馏的影响。

图3 CE-6 Al₂O₃（a）和 Th（b）与 FeO 含量的相关图

图4 CE-6熔结玻璃Ir 与 Ni（a）以及 Ni 与 Co（b）的关系图

 本研究合成的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。研究成果得到国家自然科学基金、中国科学院及广东省、广州市相关项目资助。

论文信息：Jia-Jun Gao (高佳俊), Fangfang Huang (黄芳芳), Jie Li (李杰), Yong-Ying Li (李勇莹), Pengli He (贺鹏丽), Yonghua Cao (曹永华), Jintuan Wang (王锦团), Jingyou Chen (陈景有), Yan-Qiang Zhang (张彦强), Yi-Gang Xu (徐义刚), Le Zhang* (张乐). Synthesis of a PGE-bearing glass and its application to tracing exogenous materials in Chang'e 6 lunar agglutinate glasses. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2026. DOI: 10.1039/d6ja00343e.

论文链接：https://doi.org/10.1039/d6ja00343e