Стандартные образцы химического состава в геологической отрасли

СТАНДАРТНЫЕ ОБРАЗЦЫ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА В ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

И. Н. Ваганов, Б. В. Фунтиков

Освещается актуальность и необходимость создания и применения в аналитических организациях геологической отрасли стандартных образцов химического состава природных материалов — горных пород, руд, почв и т.д., а также важность работ по изготовлению комплектов искусственных смесей (спектральных эталонов) на различной основе, аттестованных на широкий круг компонентов, необходимых при выполнении самого массового метода в геологической отрасли — приближенно-количественного спектрального атомно-эмиссионного анализа (ПКСА).

Дается информация о созданных в Бронницкой экспедиции ГСО и спектральных эталонах.

В течение XIX и XX веков на территории России усилиями геологической службы были выявлены практически все рудные месторождения, залегающие на поверхности или на небольшой глубине. Сейчас геологи вынуждены решать задачу поисков руд на больших глубинах, а также под мощным чехлом перекрывающих отложений, в связи с чем поверхностное геохимическое опробование как по вторичным, так и по первичным ореолам ставит перед исследователями проблему интерпретации чрезвычайно слабых геохимических сигналов.

Геохимическое изучение площадей, выявление геохимических аномалий в таких условиях напрямую связаны с необходимостью определения содержаний многих химических элементов на уровне кларковых и ниже клар-ковых. Поэтому эффективность геологоразведочных работ в огромной мере зависит от

качества их аналитического обеспечения. Исследования химического состава природных объектов опираются на использование стандартных образцов (СО) химического состава различных сред, как многокомпонентных — при анализах горных пород, почв, так и аттестованных на 2—5 компонентов — при анализе различных видов руд. Однако номенклатура СО, используемых ныне при проведении лабораторных исследований, стала весьма ограниченной. Авторы уже не раз писали о необходимости создания новых типов государственных стандартных образцов (ГСО) пород, руд, почв и других природных веществ.

Остается очень актуальной также работа по продлению сроков действия ранее созданных СО. Следует отметить, что огромные усилия для решения этой задачи предпринимает ФГУП УНИИМ в тесном сотрудничестве с лабораториями — изготовителями ГСО.

Наряду с исследованием стабильности и продлением срока действия ранее изготовленных ГСО полезно проводить дополнительный межлабораторный эксперимент с целью увеличения в ГСО числа аттестованных компонентов, хотя этому мешает то, что в стране сохранилось весьма мало организаций, где на хорошем уровне поставлены методики анализа близкларковых содержаний необходимых в геохимии элементов.

Лаборатории Бронницкой геолого-геохимической экспедиции ФГУП ИМГРЭ уже более полувека выполняют задачу аналитического

обеспечения геологоразведочных работ. Осенью 2007 года экспедиция отметила свой 50-летний юбилей. В БГГЭ работы по созданию стандартных образцов состава проводятся с 1970 года. За эти годы разработано более 20 государственных стандартных образцов (ГСО) горных пород, руд, почв. В настоящее время для 17 из них продлены сроки действия (табл. 1), эти ГСО получили статус межгосударственных и пользуются популярностью в лабораториях России и стран СНГ.

Геологические съемки и поиски по вторичным ореолам, экологические исследования

Таблица 1

Аттестованные компоненты ГСО горных пород, руд, почв, созданных в Бронницкой геолого-геохимической экспедиции и действующих до 2011—2012 гг.

Наименование СО Номер по реестру Аттестованные элементы

Фосфорит ГСО 4115- -87 8Ю2, ТЮ2, А1203, Ре203общ, СаО, МпО, МдО, Ма20, К20, Р205, С02, 8общСи, N1, РЬ, Со, 7п, Р

Фосфорит «Каратау» ГСО 4480- 89 8Ю2, ТЮ2, А1203, Ре203общ, Са0, Мп0, Мд0, Na20, К20, Р205, С02, 8общ8г0, Р, п.п.п.

Карбонатит ГСО 4390- 88 8Ю2, А1203, Са0, Мд0, Ре203общ, Ре0, ТЮ2, Мп0, Na20, К20, Р205, С02, 8общ, Р, п.п.п., 8г, 7п, 7г, NЬ205, Та2051_а, Се, У

Контактово-метасомати-ческая порода ГСО 4394- 88 8Ю2, ТЮ2, А1203, Ре203, Ре0, Мп0, Мд0, Са0, Na20, К20, Р205, С02, Си, 7г, И, Мо, РЬ, ЯЬ, С^ 8г, 7п

Пегматит-2 ГСО 6318- -92 8Ю2, А1203, ТЮ2, Ре203общ, Ре0, Са0, Мд0, Мп0, Na20, К20, Р205, Р, п.п.п., Ве, Ц ЯЬ, Сэ, Оа, Ое, Nb, Та, 7пСг, V, 8г, 8п, 7г

Кимберлит КДА ГСО 8041- 94 8Ю2, А1203, ТЮ2, Ре203общ., Ре0, Са0, Мд0, Мп0, Р205, Na20, К20, С02, п.п.п., и, ЯЬ, 8г, Сг, Си, 7п, N1, Со, V, 7г, Nb

Кимберлит КМБ ГСО 8042- 94 81о2, А1203, ТЮ2, Ре203общ, Ре0, Са0, Мд0, Мп0, Р205, Na20, К20, С02, п.п.п., Ц ЯЬ, 8г, Си, 7п, РЬ, N1, Со, V, 7г, NЬ

Почва чернозем пахотный слой ПЧП-1 ГСО 8043- 94 8Ю2, А1203, ТЮ2, Ре203общ, Са0, Мд0, Мп0, Р205, Na20, К20, Сорг, Ц ЯЬ, 8г, Си, 7п, N1, Со, Сг, 7г

Наименование СО Номер по реестру Аттестованные элементы

Почва чернозем подпахотный слой ПЧС-2 ГСО 8044- 94 БЮ2, А1203, ТЮ2, Ре203общ, СаО, МдО, МпО, Р205, Ыа20, К20, Сорг, Ы, ЯЬ, Бг, Си, Ип, N1, Со, Сг, Иг

Апатит AP ГСО 2463- 82 БЮ2, ТЮ2, А1203, Ре203общ, Ре0, Са0, Мд0, Р205, Мп0, Na20, К20, Бг0, Р, У(ТЯ)03, 1_а203, Се02, Р203, Nd203, Бт203, Еи203, 0у203, УЬ203, У203, ТЬ203

Почва лёссовая ПЛТ ГСО 7186- 95 БЮ2, А1203, ТЮ2, Ре203общ, Са0, Мд0, Мп0, Р205, Na20, К20, С02, п.п.п., и, ЯЬ, Бг, Си, Ип, РЬ, N1, Со, Сг, V, Иг

Почва лёссовый суглинок (солончак) ПСТ ГСО 7187- 95 БЮ2, А1203, ТЮ2, Ре203общ, Са0, Мд0, Мп0, Р205, Na20, К20, С02, И, ЯЬ, Бг, Си, Ип, PЬNi, Со, Сг, V, Иг

Гранитоид-2Б ГСО 707- 75 БЮ2, А1203, Ре203общ, Ре0, Са0, Мд0, Na20, К20, Li20, ЯЬ20, Сэ20, Мп0, Р205, п.п.п., Ве, Иг

Руда слюдисто-полево-шпат-гентгельвиновая ГСО 2156- 81 Бi02, Ti02, А1203, Ре0, Са0, Мп0, Na20, К20, Р205, Робщ, Р Ве, Ип, Си, Cd, Та, NЬ, Li, ЯЬ, Сэ, Т1

Почва дерново-подзолистая ПДПВ ГСО 8097- 2002 Бi02, А1203, Ti02, Ре203общ, Са0, Мд0, Мп0, Р205, Na20, К20, Сорг, Р, п.п.п., Ni, ЯЬ, Бг, РЬ, Сг, Иг

Почва тундровая ПКП ГСО 7184- 95 БЮ2, А1203, Ti02, Ре203общ, Са0, Мд0, Мп0, Р205, Na20, К20, Сорг, Li, ЯЬ, Бг, Си, Ип, РЬ, №, Со, Сг, V, Иг, NЬ, Ва

Почва дерново-подзолистая ПДП ГСО 7185- 95 Бi02, А1203, Ti02, Ре203общ, Са0, Мд0, Мп0, Р205, Na20, К20, Сорг, и, ЯЬ, Бг, Си, Ип, РЬ, №, Со, Сг, V, Иг

с отбором почвенных проб и рыхлых четвертичных образований проводятся в различных природных зонах нашей страны от Крайнего Севера до южных регионов. В связи с этим Бронницкой ГГЭ в разное время были изготовлены ГСО тундровых, дерново-подзолистых, черноземных и лёссовых почв.

В лабораториях БГГЭ при анализах геохимических проб горных пород и почв постоянно используются также многокомпонентные ГСО, созданные в ГЕОХИ СО РАН, НИИПФ при ИГУ, при анализах на определение благородных металлов — ГСО руд Тульского НИГП и других аналитических организаций.

Помимо различных количественных методов анализа природных сред, предприятия геологической отрасли остро нуждаются в выполнении приближенно-количественного спектрального атомно-эмиссионного анализа (ПКСА) на широкий круг элементов, поскольку это наиболее дешевый и экспрессный метод из применяемых ныне в отечественной геологии. Дешевизна при этом играет не последнюю роль. Геологическое доизучение площадей (ГДП) различного масштаба, опережающие геохимические работы (ОГХР), поисковые, разведочные и оценочные работы, производимые в нашей стране в рамках федеральных, отраслевых, региональных проектов,

сопровождаются отбором многих сотен тысяч проб ежегодно.

При выполнении ПКСА на 40 элементов в лабораториях постоянно используются не только ГСО, но и многочисленные искусственные аттестованные смеси (спектральные эталоны), по своему составу близкие различным естественным горным породам и аттестованные на широкий круг химических элементов. Аналитический центр Бронницкой экспедиции на протяжении десятилетий периодически проводит кропотливые, сложные, но крайне необхо-

димые работы по созданию комплектов спектральных эталонов, таких как «гранит», «ультраосновная порода» (на алюмосиликатной основе), «известняк», «доломит» (на карбонатной основе), «пирит» (на сульфидно-силикатной основе). Каждый комплект из 8-ми эталонов обеспечивает определение элементов на всех уровнях диапазонов содержаний. Примеры эталонов приведены в таблицах 2 и 3. Спектральные эталоны производства БГГЭ постоянно востребованы в лабораториях отрасли, выполняющих ПКСА на 30—40 элементов.

Таблица 2

Комплект «спектральных эталонов» — «гранит-07», 2008 г.

№ эта- Содержание элементов в мас., %

лона Sr Cd, Ве Ад Ва Sb Y, Tl, Bi As,Hg Hf, La, Та, W, Се, Nb Sc, Ge

п.п. эт. 0* — — — — — — — — —

Эт. 1 0,0003 0,00003 0,000003 0,003 0,0003 0,00003 0,003 0,0003 0,00003

Эт. 2 0,001 0,0001 0,00001 0,01 0,001 0,0001 0,01 0,001 0,0001

Эт. З 0,003 0,0003 0,00003 0,03 0,003 0,0003 0,03 0,003 0,0003

Эт. 4 0,01 0,001 0,0001 0,1 0,01 0,001 0,1 0,01 0,001

Эт. 5 0,03 0,003 0,0003 0,3 0,03 0,003 0,3 0,03 0,003

Эт. 6 0,1 0,01 0,001 1 0,1 0,01 1 0,1 0,01

Эт. 7 0,3 0,03 0,003 3 0,3 0,03 — — —

Эт. 8 1 0,1 0,01 — — — — — —

№ эта- Содержание элементов в мас., %

лона In Yb Zn Cu Ni Mn Pb Ti Cr

п.п. эт. 0* — — — 0,0002 0,0007 0,0035 0,0003 0,0020 0,0010

Эт. 1 0,0003 0,00003 0,0003 0,0005 0,0010 0,0038 0,0006 0,0023 0,0013

Эт. 2 0,001 0,0001 0,001 0,0012 0,0017 0,0045 0,0013 0,0030 0,0020

Эт. З 0,003 0,0003 0,003 0,0032 0,0037 0,0065 0,0033 0,0050 0,0040

Эт. 4 0,01 0,001 0,01 0,01 0,01 0,014 0,01 0,012 0,011

№ эта- Содержание элементов в мас., %

лона 1п Yb 7п Си N1 Мп РЬ И Сг

Эт. 5 0,03 0,003 0,03 0,03 0,03 0,034 0,03 0,032 0,031

Эт. 6 - - 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Эт. 7 - - 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

Эт. 8 - - 1 1 1 1 1 1 1

№ эта- Содержание элементов в мас., %

лона Со Бп V и Мо В 7г Са

п.п. эт. 0* 0,00010 0,0001 0,0002 - 0,00005 0,0011 - 0,0001

Эт. 1 0,00013 0,0001 0,0002 - 0,00008 0,0015 0,0003 0,0004

Эт. 2 0,00020 0,0002 0,0003 0,001 0,00015 0,0021 0,001 0,0011

Эт. З 0,0004 0,0004 0,0005 0,003 0,00035 0,0041 0,003 0,0031

Эт. 4 0,001 0,0011 0,001 0,01 0,001 0,01 0,01 0,01

Эт. 5 0,003 0,0031 0,003 0,03 0,003 0,03 0,03 0,03

Эт. 6 0,01 0,01 0,01 0,1 0,01 0,1 0,1 0,1

Эт. 7 0,03 0,03 0,03 0,3 0,03 - 0,3 -

Эт. 8 0,1 0,1 0,1 - - - - -

Примечание. 0* — основа (нулевой эталон); п.п. — содержание элементов в основе в виде заражений (примесей), определенных методом добавок.

Состав основы:

А1203 — 18% MgO — 2%

Ма2С03 — 4% Fe203 — 3%

Ca0 — 5% Si02 — 68%

Таблица 3

Комплект «спектральных эталонов»

«ультраосновная порода-82», 1982 г.

№ эталона Содержание элементов в мас., %

7п, Бг Сс1 Ад Си Сг Мп РЬ И

п.п. эт. 0* - - - 0,0004 0,0007 0,007 0,0006 0,002

Эт. 1 0,0003 0,00003 0,000003 0,0007 0,001 0,0073 0,0009 0,0023

Эт. 2 0,001 0,0001 0,00001 0,0013 0,0017 0,008 0,0015 0,003

Эт. З 0,003 0,0003 0,00003 0,0033 0,0035 0,01 0,0033 0,005

Эт. 4 0,01 0,001 0,0001 0,01 0,01 0,016 0,007 0,011

№ эталона Содержание элементов в мас., %

Zn, Sr Cd Ag Cu Cr Mn Pb Ti

Эт. 5 0,03 0,003 0,0003 0,03 0,03 0,035 0,02 0,03

Эт. 6 0,1 0,01 0,001 0,1 0,1 0,1 0,07 0,1

Эт. 7 0,3 0,03 0,003 0,3 0,3 0,3 0,2 0,3

Эт. 8 1 0,1 0,01 1 1 1 0,7 1

№ эталона Содержание элементов в мас., %

Ni V Co Ba Cb, Li Y, Bi, Tl Mo As, Hg

п.п. эт. 0* — 0,00004 — 0,0003 0,0001 0,00005 — —

Эт. 1 0,00003 0,00007 0,003 0,0006 0,00013 0,00008 0,003 0,0003

Эт. 2 0,0001 0,00014 0,01 0,0012 0,0002 0,00014 0,01 0,001

Эт. З 0,0003 0,00033 0,03 0,0032 0,0004 0,00034 0,03 0,003

Эт. 4 0,001 0,001 0,1 0,01 0,001 0,001 0,1 0,01

Эт. 5 0,003 0,003 0,3 0,03 0,003 0,003 0,3 0,03

Эт. 6 0,01 0,01 1 0,1 0,01 0,01 1 0,1

Эт. 7 0,03 0,03 — 0,3 0,03 0,03 3 0,3

Эт. 8 — — — 1 0,1 0,1 — —

№ эталона Содержание элементов в мас., %

Hf, La, Та, W, Се, Nb B Ga Sc, Ge P In Yb Be

п.п. эт. 0* — 0,0006 0,0001 — — — — —

Эт. 1 0,0003 0,0009 0,0004 0,00003 0,03 0,0003 0,00003 0,00001

Эт. 2 0,001 0,0015 0,001 0,0001 0,1 0,001 0,0001 0,00007

Эт. З 0,003 0,0033 0,003 0,0003 0,3 0,003 0,0003 0,0002

Эт. 4 0,01 0,01 0,01 0,001 1 0,01 0,001 0,0007

Эт. 5 0,03 0,03 0,03 0,003 3 0,03 0,003 0,002

Эт. 6 0,1 0,1 0,1 0,01 — — — 0,007

№ эта- Содержание элементов в мас., %

лона Ж, Ьа, Та, Ш, Се, Nb В йа Бс, йе Р 1п Yb Ве

Эт. 7 - - - - - - - 0,02

Эт. 8 - - - - - - - 0,07

Примечание. 0* — основа (нулевой эталон), п.п. — содержание элементов в основе в виде заражений (примесей), определенных методом добавок.

Состав основы:

A1203 — 7% — 2% Ca0 — 11% K,C03 — 1%

Mg0 — 21% Fe203 — 8% Si0, — 50%

Авторы

ВАГАНОВ Иван Николаевич

Начальник Бронницкой геолого-геохимической экспедиции ФГУП ИМГРЭ. Имеет публикаций — 18, патентов — 2.

Телефоны:

(49646) 4-23-93, 4-14-53 Е-таИ:

bvfunt@rambler.ru

ФУНТИКОВ Борис Викторович

Главный геолог, начальник АЦ Бронницкой геолого-геохимической экспедиции ФГУП ИМГРЭ.

Имеет более 40 публикаций по проблемам геологии и аналитики.

Телефоны:

(49646) 4-14-53, 4-11-41 Е-таП:

bvfunt@rambler.ru