Secondary Ion Mass Spectrometry Bias on Isotope Ratios in Dolomite–Ankerite, Part II: δ13C Matrix Effects

We document the development of a suite of carbonate mineral reference materials for calibrating SIMS determinations of δ18O in samples with compositions along the dolomite–ankerite solid solution series [CaMg(CO3)2–CaFe(CO3)2]. Under routine operating conditions for the analysis of carbonates for δ18O with a CAMECA IMS 1280 instrument (at WiscSIMS, University of Wisconsin-Madison), the magnitude of instrumental bias along the dolomite–ankerite series decreased exponentially by ~ 10‰ with increasing Fe content in the dolomite structure, but appeared insensitive to minor Mn substitution [< 2.6 mol% Mn/(Ca+Mg+Fe+Mn)]. The compositional dependence of bias (i.e., the sample matrix effect) was calibrated using the Hill equation, which relates bias to the Fe# of dolomite–ankerite [i.e., molar Fe/(Mg+Fe)] for thirteen reference materials (Fe# = 0.004–0.789); for calibrations employing either 10 or 3 μm diameter spot size measurements, this yielded residual values ≤ 0.3–0.4‰ relative to CRM NBS 19 for most reference materials in the suite. Analytical precision was ± 0.3‰ (2s, standard deviations) for 10-μm spots and ± 0.7‰ (2s) for 3-μm spots, based on the spot-to-spot repeatability of a drift monitor material that ‘bracketed’ each set of ten sample-spot analyses. Analytical uncertainty for individual sample analyses was approximated by a combination of precision and calibration residual values (propagated in quadrature), suggesting an uncertainty of ± 0.5‰ (2s) for 10-μm spots and ± 1‰ (2s) for 3-μm spots. Nous documentons le developpement d'une serie de mineraux carbonates de reference pour calibrer les determinations a la SIMS du δ18O dans les echantillons avec des compositions se situant le long de la solution solide dolomite-ankerite [CaMg (CO3)2–CaFe (CO3)2]. Dans des conditions de fonctionnement en routine pour l'analyse du δ18O des carbonates avec un instrument IMS 1280 (WiscSIMS, Universite du Wisconsin, Madison), l'ampleur du biais instrumental le long de la serie dolomite-ankerite diminue de facon exponentielle de ~ 10‰ avec l'augmentation de la teneur en Fe dans la structure de la dolomite, mais semble insensible a la substitution mineure Mn (< 2,6 mol% Mn/(Ca + Mg + Fe + Mn)). La dependance du biais a la composition (i.e., l'effet de la matrice de l'echantillon) a ete calibree en utilisant l'equation de Hill, qui relie le biais au Fe# de la solution solide dolomite-ankerite (i.e., Fe/(Mg + Fe) molaire) pour treize materiaux de reference (Fe# = 0,004–0,789); pour les calibrations employant des diametres de spots de 10 μm ou de 3 μm, cela a donne des valeurs residuelles ≤ 0,3–0,4‰ par rapport au CRM NBS 19 pour la plupart des materiaux de reference de la suite. La precision analytique etait de ± 0,3‰ (2s) pour les spots de 10 μm et de ± 0,7‰ (2s) pour les spots de 3 μm, base sur la repetabilite spot a spot d'un materiau de controle de la derive encadrant chaque ensemble de dix analyses ponctuelles d'echantillon. L'incertitude analytique pour les analyses d'un echantillon individuel a ete approchee par une combinaison des valeurs de precision et d'etalonnage residuelles (propagee en quadrature), ce qui suggere une incertitude de ± 0,5‰ (2s) pour les spots de 10 μm et de ± 1‰ (2s) pour les spots de 3 μm.