标准物质在微区地球化学分析过程中扮演着极为重要角色，如定量校准、质量监控、仪器调试等，因此标准物质研制是重点研究内容，也是卡脖子技术的重要一环节。目前常用的微区分析标准物质主要有美国国家标准局NIST系列，美国地质调查局USGS系列，中科院地质与地球物理研究所ARM系列，德国马普协会的MPI-DING系列以及中国地调局国家地质实验测试中心的CGSG系列。微区元素/同位素分析标准物质主要分为人工合成玻璃和地质样品玻璃。人工合成玻璃是采用高纯化学试剂，按配方比例高温熔融制备而成，如NIST系列、USGS GS系列和ARM系列，其微量元素可呈梯度变化，是用于定量分析校准最佳选择。地质样品玻璃与测试样品基体匹配良好，但由于其天然成分的原因，某些元素含量很低，不适合用作定量校准，因此地质样品玻璃多用于质量监控。

图1 OJY-1, OH-1和OA-1天然玻璃标样照片

地质样品玻璃主要有MPI-DING系列, USGS系列和CGSG系列，然而这些玻璃标样均是采用岩石粉末，通过高温熔融、快速淬火制备而成。在制备过程中会造成挥发元素损失（如Cs, Ge, Sn, Zn, Tl, Pb等），并会引入若干污染元素（如Cr, Ni, Cu等），不仅会导致原始成分改变，还可能会导致这些元素的不均一性。此外MPI-DING系列玻璃标样已将近消耗完，而USGS GS系列标准物质已不在USGS网站上出售。

图2 三个天然玻璃标样的Pb同位素比值均一性检验结果

针对于这一问题，中科院地质与地球物理所MC-ICP-MS实验室吴石头高级工程师（第12批会员）联合德国拜罗伊特大学、德国马普化学研究所、长安大学、西北大学、中国地质大学（武汉）和国家地质实验测试中心研制了三个天然玻璃（OJY-1, OH-1, OA-1）元素含量和Pb同位素比值微区分析标准物质（如图1所示）。实验室内部多次重复测试结果显示，OJY-1, OH-1, OA-1具有良好的均一性（除OJY-1中的Ni, OH-1中的Cu, Zr和Ce）（如图2所示，激光微区Pb同位素比值均一性检验结果）。联合国内外多家实验室（中科院地质所、德国拜罗伊特大学、美国国家历史博物馆、西北大学、中国地质大学（北京）、国家地质实验测试中心、合肥工业大学、德国马普化学所以及若干第三方检测公司），对58个主微量元素含量和Pb同位素比值进行了系统的定值工作（如图3所示）。

图3 多家实验室的联合定值结果

三个玻璃标准物质均为天然样品（如图1所示），其中OJY-1为安山岩主量成分，OH-1和OA-1为流纹岩主量成分。三个标样均未经过高温熔融热处理，理论上更接近于天然样品的基体。每个标样的存量大于50克，可满足超过100家实验室（如LA-ICP-MS和SIMS长期使用多年。该套标样可有效弥补现有标样的不足，可一定程度上替代现有玻璃标样，如MPI-DING系列和USGS系列。同时我们论证了当采用GSE-1G或者ARM-1做主标和基体归一化法，可准确测定主量元素，准确度在3%（相对标准偏差）以内。

图4采用GSE-1G或者ARM-1做主标时和基体归一化法校准策略，主量元素的测定结果

研成果发表在国际学术期刊Geostandards and Geoanalytical Research上。研究受中国科学院青年创新促进会（2022066）、国家自然科学基金（41903024）和国家重点研发项目（2018YFA0702602）共同资助。

论文信息：Wu S, Audétat A, Jochum K P, et al. Three Natural Andesitic to Rhyolitic Glasses (OJY‐1, OH‐1, OA‐1) as Reference Materials for In Situ Microanalysis[J]. Geostandards and Geoanalytical Research, 2022. https://doi.org/10.1111/ggr.12449