Radiogena isotoper och analys av spårämnen
Isotopgeologiska metoder är basverktyg för geologisk forskning särskilt när det gäller att ta reda på berggrundens ålder, utveckling och processer. Den viktigaste metoden för åldersbestämning är U-Pb i zirkon, men många andra mineral och metoder används också för att undersöka stenarternas ursprung och andra geologiska processer.
I forskningslaboratoriet i Esbo finns flera isotopgeologiska forskningsmetoder och -utrustningar. Bland de viktigaste är två laseraktiverade masspektrometrar, Nu Instruments TM AttoM ICP-MS (LA-SC-ICPMS) och Thermo Neoma MS/MS multi-collector ICPMS (LA-MC-ICPMS). De båda utrustningarna tillhör forskningsinfrakstrukturen vid Finlands geovetenskapliga forskningslaboratorium.
LA-SC-ICPMS-utrustningen används för geokronologi, dvs. för in-situ åldersbestämning från zirkoner, monaziter, titaniter och perovskiter. Med utrustningen är det också möjligt att utföra spårämnesanalys som kräver extremt hög mätprecision i både fasta provmaterial och i lösningar.
MC-ICP-MS-utrustningen kan användas för analys av radiogena isotoper (bl.a. Li, Mg, Sr, Pb, S, U) i vatten, lösningar och fasta prover. Proverna prepareras genom vätskekromatografi med traditionella celler, och i vissa fall används en jonkromatograf för separering av anjoner (CI, S).
Isotoprelationerna uttrycker olika geokemiska (redox) och biogeokemiska reaktioner. Till exempel Li-isotoper är känsliga indikatorer för vittringsprocesser. De fraktioneras mellan mineral, utfällningar och vattenfaser. Sr- och Pb-isotop kan i sin tur användas som tracers för källområden, särskilt för identifiering av naturliga (berggrunden och jordmånen) och antropogena (kemikalier) källor. Med hjälp av S-isotop kan man undersöka oxidatione-reduktionsförhållanden.
Utöver de isotop som nämns ovan pågår också metodutveckling som gäller Fe-, Cu-, Zn-, Cl- och B-isotop. Med hjälp av dem är det möjligt att få alltmer eakt information bl.a. om olika vittringsprocesser. Jonkromatograf används för separering av anjoner (Cl, S).
Masspektrometri för spårämnesmätningar
Genom masspektrometri är det möjligt att mäta spårämnessammansättningen av ett material. Med de laseraktiverade SC-ICP-masspektrometrarna med hög upplösning som finns i forskningslaboratoriet i Esbo är det möjligt att analysera både fasta och flytande provmatriser. Utrustningen är Nu Instruments TM AttoM High Resolution ICP-MS, som kompletterats med New Wave solid state deep UV (193 nm) laser. Om utrustningen används förkortningen LA-SC-HR-ICP-MS.
GTK:s LA-SC-HR-ICP-MS lämpar sig för mätning av spårämneshalterna hos de flesta grundämnen. Med lösningar uppnås vid spårämnesanalys kvantifieringsgränser på ppt-ppq-nivå beroende på de grundämnen som mäts. Med fasta ämnen (laser) rör sig kvantifieringsgränserna på nivån ppm-ppb.
Metoden lämpar sig bra till exempel för mätning av refraktoriskt guld, dvs. guld som bundits till sulfidernas kristallstruktur, och PGE-metaller med laser direkt från mikroskopproven.
