Сотрудники Института земной коры СО РАН совместно с коллегами из Геологического института РАН, Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН и Института геологии и геохронологии докембрия РАН, а также зарубежными специалистами предложили использовать слюдянский апатит (SlyudAP) в качестве стандартного образца для масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и лазерной абляцией (ЛА-ИСП-МС).
«Апатит — минерал, встречающийся в магматических, метаморфических и осадочных породах. Его кристаллическая решетка вмещает множество примесей, что позволяет изучать геохимические условия формирования пород. Апатит важен для обнаружения месторождений редких металлов, таких как ниобий и редкоземельные элементы, критически важных для современных технологий. Состав апатита указывает на потенциал рудного тела», — пояснил старший научный сотрудник ИЗК СО РАН кандидат химических наук Артем Сергеевич Мальцев.
Метод ЛА-ИСП-МС позволяет с высокой точностью и скоростью определять элементный состав образцов размером около ста микрон, однако для получения количественных результатов необходим эталонный образец с заранее известным составом. Использование несоответствующего матрице стандарта, например синтетического стекла, приводит к систематическим ошибкам в 5–10%. «Чтобы этого избежать, нужен подходящий по матрице стандарт, то есть такой же апатит, но с гарантированной однородностью. Наш слюдянский апатит (SlyudAP) как раз и должен стать таким стандартом»,— отметил Мальцев.
Исследователи отобрали семь крупных кристаллов апатита из коллекции ИЗК СО РАН, собранных ещё в 1980-х годах, однако лишь один из них оказался действительно однородным. Для проверки пригодности образца кристалл разделили на фрагменты и направили в разные лаборатории, где их изучали методами лазерной абляции, масс-спектрометрии растворов, рентгенофлуоресцентного анализа и сканирующей электронной микроскопии. Основные работы были выполнены в ИЗК СО РАН, в Геологическом институте РАН провели независимый анализ растворов на масс-спектрометре, в Институте физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН — высокодетальную съёмку на электронном микроскопе, а в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН — уникальные определения изотопного состава урана и свинца методом ID-TIMS. Зарубежные участники подтвердили стабильность получаемых результатов в разных условиях и на разных приборах.
SlyudAP представляет собой кристалл ювелирного качества с высокой концентрацией стронция, тория, мышьяка и средними концентрациями редкоземельных элементов. Его ключевым преимуществом стала исключительная однородность: вариации содержания большинства элементов не превышают 2–5%, что для природного минерала является отличным показателем. Карты распределения элементов, построенные с помощью лазерной абляции, не выявляют зон обогащения или пятен.
Исследования слюдянского апатита будут продолжены: учёные планируют уточнить возраст образца (предварительно 467 миллионов лет), чтобы в перспективе предлагать его как эталон не только элементного состава, но и для уран-свинцового метода определения возраста пород. Образцы уже доступны для научного сообщества.
