透闪石玉研究中LA-ICP-MS技术的应用现状与展望
The Application Status and Prospect of LA-ICP-MS Technology in the Study of Tremolite Jade
摘要: 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术凭借原位微区、近无损、高灵敏度及多元素同步检测的优势,有效克服了透闪石玉矿物组成复杂、副矿物颗粒细小及珍贵样品难以破坏性测试等分析瓶颈,已成为透闪石玉研究的核心手段。本文首先阐述了该技术的仪器原理及其在分析点位精准选择、基体效应校正方面的应用难点与解决方案。在此基础上,从三大研究方向综述典型应用:成矿年代与矿床成因研究中,利用锆石U-Pb定年结合CL/BSE成像,成功约束了从古元古代至晚白垩世的多期成玉事件,建立了区域变质型、镁质矽卡岩型等成因模型;产地鉴别与古玉溯源研究中,基于微量元素及稀土元素地球化学指纹,结合多元统计与机器学习判别模型,实现了多产地玉料的精准区分,并为三星堆、金沙、齐家文化、徐州楚王陵等重要遗址出土古玉的玉料来源提供了科学证据;颜色成因研究中,通过定量测定不同颜色区域Fe、Mn、Cr、V等痕量致色元素含量,联合紫外–可见吸收光谱、光致发光光谱及电子顺磁共振等多种谱学手段,揭示了Mn2+致灰紫色、Cr3+致翠绿色、Fe3+协同Ti4+致黄色等致色机制。
Abstract: LA-ICP-MS, with its advantages of in-situ micro‑area analysis, near‑non‑destructiveness, high sensitivity and simultaneous multi‑element detection, has effectively overcome the analytical bottlenecks in tremolite jade research caused by complex mineral composition, fine‑grained accessory minerals, and the difficulty of performing destructive tests on precious samples. It has thus become a core analytical tool in the study of tremolite jade. This paper first describes the instrumental principle of LA-ICP-MS, as well as the challenges and corresponding solutions in precise selection of analytical spots and matrix effect correction. On this basis, typical applications are reviewed from three major research directions. In the study of mineralization age and deposit genesis, zircon U‑Pb dating combined with CL/BSE imaging has successfully constrained multiple tremolite jade‑forming events from the Paleoproterozoic to the Late Cretaceous, establishing genetic models such as the regional metamorphic type and the magnesian skarn type. In the study of provenance identification and ancient tremolite jade tracing, based on trace element and rare earth element geochemical fingerprints combined with multivariate statistical and machine learning discriminant models, accurate discrimination of tremolite jade materials from multiple provenances has been achieved, providing scientific evidence for the source of tremolite jade materials unearthed from important archaeological sites such as Sanxingdui, Jinsha, the Qijia Culture, and the Chu King’s Mausoleum in Xuzhou. In the study of color genesis, through quantitative determination of trace chromogenic elements (e.g., Fe, Mn, Cr, V) in different color zones and combination with various spectroscopic techniques including UV‑Vis absorption spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, and electron paramagnetic resonance, the color‑causing mechanisms have been revealed, including the gray‑purple color induced by Mn2+, the emerald‑green color induced by Cr3+, and the yellow color induced by Fe3+-Ti4+ synergistic effect.
文章引用:王梅蓉. 透闪石玉研究中LA-ICP-MS技术的应用现状与展望[J]. 地理科学研究, 2026, 15(3): 536-543. https://doi.org/10.12677/gser.2026.153050

参考文献

[1] 申晓萍, 李新岭, 魏薇. GB/T 38821-2020《和田玉鉴定与分类》中和田玉的定义及颜色特征解读[J]. 中国质量与标准导报, 2021(6): 37-38+41.
[2] 蒋少涌, 陈唯, 赵葵东, 等. 基于LA-(MC)-ICP-MS的矿物原位微区同位素分析技术及其应用[J]. 质谱学报, 2021, 42(5): 623-640.
[3] 陈意, 胡兆初, 贾丽辉, 等. 微束分析测试技术十年(2011-2020)进展与展望[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2021, 40(1): 1-35+253.
[4] 余晓艳, 龙政宇, 张艺, 等. 基于LA-(MC)-ICP-MS的宝石原位微区分析技术及其应用[J]. 宝石和宝石学杂志(中英文), 2022, 24(5): 134-145.
[5] 李娅莉, 薛秦芳, 李立芳. 宝石学教程[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 2016: 288-295.
[6] 黄勇. 贵州罗甸玉矿床成因研究[D]: [博士学位论文]. 北京: 中国地质大学, 2021.
[7] 安雯静, 白峰, 刘孟松, 等. 吉林“磐龙墨玉”的宝石矿物学、年代学及成因研究[J]. 现代地质, 2025, 39(1): 183-193.
[8] 邹妤, 李鹏, 吴之瑛, 等. 辽宁岫岩县桑皮峪透闪石玉成矿年龄研究[J]. 岩石矿物学杂志, 2021, 40(4): 825-834.
[9] 郑奋, 刘琰, 张红清. 辽宁岫岩河磨玉岩石地球化学组成及锆石U-Pb定年研究[J]. 岩矿测试, 2019, 38(4): 438-448.
[10] 张勇, 魏华, 陆太进, 等. 新疆奥米夏和田玉矿床成因及锆石LA-ICP-MS定年研究[J]. 岩矿测试, 2018, 37(6): 695-704.
[11] 雷成, 杨明星, 钟增球. 东昆仑小灶火软玉中热液锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征: 对成矿时代的制约[J]. 大地构造与成矿学, 2018, 42(1): 108-125.
[12] 徐立国, 王时麒. 广西大化玉的宝玉石学特征和矿床成因[J]. 岩石矿物学杂志, 2016, 35(S1): 1-11.
[13] 张勇, 刘琰, 陆太进, 等. 青海纳赤台软玉中锆石年龄及其成矿过程[C]//中国矿物岩石地球化学学会矿床地球化学专业委员会, 中国地质学会矿床地质专业委员会, 矿床地球化学国家重点实验室. 第八届全国成矿理论与找矿方法学术讨论会论文摘要文集. 2017: 647.
[14] 周安丽, 蒋金花, 孙春晓, 等. 基于多元素含量的统计学方法鉴别不同产地和田玉[J]. 光谱学与光谱分析, 2020, 40(10): 3174-3178.
[15] 钟友萍, 丘志力, 李榴芬, 等. 利用稀土元素组成模式及其参数进行国内软玉产地来源辨识的探索[J]. 中国稀土学报, 2013, 31(6): 738-748.
[16] 崔中良, 黄怡祯, 郭心雨. 闪石玉研究进展的文献计量学分析[J]. 宝石和宝石学杂志(中英文), 2022, 24(5): 155-169.
[17] 苏越. 基于元素地球化学的透闪石玉产地溯源方法研究及应用[D]: [博士学位论文]. 北京: 中国地质大学, 2024.
[18] 张亚东. 贵州罗甸软玉矿地质地球化学特征及成矿规律研究[D]: [硕士学位论文]. 贵阳: 贵州大学, 2015.
[19] 蓝叶. 广西大化透闪石玉的地球化学特征及成因初探[D]: [硕士学位论文]. 桂林: 桂林理工大学, 2022.
[20] 于海燕, 阮青锋, 廖宝丽, 等. 青海不同矿区软玉地球化学特征及Ar-Ar定年研究[J]. 岩石矿物学杂志, 2018, 37(4): 655-668.
[21] 张钰岩, 丘志力, 杨江南, 等. 甘肃马衔山软玉成矿及玉料产地来源地质地球化学特征分析[J]. 中山大学学报(自然科学版), 2018, 57(2): 1-11.
[22] 谷娴子, 李银德, 丘志力, 等. 徐州狮子山楚王陵出土金缕玉衣和镶玉漆棺的玉料组分特征及产地来源研究[J]. 文物保护与考古科学, 2010, 22(4): 54-63.
[23] 罗泽敏, 沈锡田, 杨明星. 青海三岔河灰紫色软玉颜色定量表达与紫色成因研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2017, 37(3): 822-828.
[24] 刘虹靓, 杨明星, 杨天翔, 等. 青海翠青玉的宝石学特征及颜色研究[J]. 宝石和宝石学杂志, 2013, 15(1): 7-14.
[25] 杜杉杉, 杨明星, 冯晓燕, 等. 软玉“黄口料”的宝石学特征及颜色成因分析[J]. 宝石和宝石学杂志, 2017, 19(S1): 1-8.
[26] 韩文, 洪汉烈, 吴钰, 等. 和田玉糖玉的致色机理研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2013, 33(6): 1446-1450.
[27] Schertl Hans-Peter, 李旭平. 变质矿物内部结构研究——彩色阴极发光研究的地质意义[J]. 山东科技大学学报(自然科学版), 2022, 41(6): 1-14.