Determination of the REE in Geological Reference Materials DTS-1 (Dunite) and PCC-1 (Peridotite) by Ultrasonic and Microconcentric Desolvating Nebulisation ICP-MS

Inductively coupled plasma-mass spectrometry is well suited for the precise, accurate and rapid determination of rare earth elements in most geological samples. However, determination of rare earth elements in certain mantle-derived materials, without applying preconcentration techniques, remains problematical due to low natural concentrations (generally < 1 ng g−1). Consequently, USGS reference materials DTS-1 (a dunite) and PCC-1 (a partially serpentinized harzburgite) have only suggested rather than recommended values for the rare earth elements in reference material compilations. We compared results obtained using two ICP-MS instruments: a U-5000AT ultrasonic nebuliser coupled to a PQ2+ quadrupole ICP-MS and an ELEMENT sector field ICP-MS equipped with a MCN-6000 microconcentric desolvating nebuliser, with the suggested literature values for these two reference materials. Precision and accuracy of analytical methods employed by both instruments were demonstrated by excellent relative standard deviations (< 2%) and inter-laboratory agreement (< 5%) for numerous analyses of BHVO-1 and BIR-1, which are well established with rare earth elements contents at the μg g−1 level. Repeat analyses of DTS-1 and PCC-1 at each laboratory indicate that each method is generally precise to better than 5% at sub-g g−1 levels. Furthermore, values from both instruments generally agree to within 10%. Our DTS-1 and PCC-1 values agree reasonably well with selected data reported in the literature (except for Ce and Sm in DTS-1) but exhibit poorer agreement with reported compilation values. With the demonstrated level of precision and accuracy, we contend that these new values for DTS-1 and PCC-1, generated by two different instruments, are the best estimates of the true whole-rock composition of these samples reported to date. La spectrometrie de masse couplee a une source a plasma induit est tres bien adaptee a la determination rapide, precise et exacte des Terres Rares dans la plupart des echantillons geologiques. Neanmoins, la determination des Terres Rares sans techniques de preconcentration dans certains materiaux derives du manteau, reste problematique en raison des faibles abondances naturelles (en general inferieures a 1 ng g−1). En consequence, les materiaux de reference de l'USGS, DTS-1 (dunite) et PCC-1 (harzburgite partiellement serpentinisee) ont des valeurs suggerees plutoct que recommandees dans les compilations de teneurs en Terres Rares des materiaux de reference. Nous avons compare les resultats d'une part obtenus avec deux ICP-MS differents: un ICP-MS a quadrupocle (modele PQ2) couplea un nebuliseur ultrasonique U-5000AT et un ICP-MS a secteur magnetique (ELEMENT) equipe d'un nebuliseur microconcentrique MCN-6000 avec systeme de desolvatation, et d'autre part provenant des donnees suggerees de la litterature pour ces materiaux de reference. La justesse et la precision des methodes employees avec les deux instruments sont mises en evidence par les faibles deviations standards relatives (< 2%) et par les bons accords inter-laboratoire (< 5%) sur de nombreuses analyses de BHVO-1 et BIR-1, dont les teneurs en Terres Rares sont bien etablies au niveau du g g−1. Les analyses repetees de DTS-1 et PCC-1 dans chaque laboratoire montrent que chaque methode est en general precise a plus de 5% pour des teneurs de l'ordre du g g−1. De plus, les valeurs provenant de ces deux instruments sont en accord a 10%. Nos valeurs de DTS-1 et PCC-1 sont en bon accord avec des donnees selectionnees provenant de la litterature, (sauf pour Ce et Sm dans DTS-1) mais montrent un moins bon accord avec les donnees values for DTS-1 and PCC-1 are only suggested compilees. Avec cette demonstration du niveau de precision et justesse, nous estimons que ces nouvelles valeurs pour DTS-1 et PCC-1, acquises sur deux instruments differents, sont les meilleures estimations actuelles de la veritable teneur roche-totale de ces echantillons.