5.1. Giới thiệu các phương pháp phân tích

Lựa chọn các phương pháp phân tích trong nghiên cứu địa hoá các đá là việc làm rất quan trọng. Vì thế dưới đây chúng tôi giới thiệu sơ lược một số phương pháp phân tích thường dùng và trong Bảng 1.9 chỉ rõ các nguyên tố được phân tích bằng các phương pháp khác nhau.

Phương pháp huỳnh quang tia X.

Trắc phổ huỳnh quang tia X (XRF) là kĩ thuật phân tích được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay để xác định các nguyên tố chính và nguyên tố vết của các mẫu đá. Nó có thể phân tích đến 80 nguyên tố với phổ rộng của độ nhạy, nồng độ phát hiện từ 100% cho đến vài phần triệu. Nó là phương pháp nhanh và có thể phân tích số lượng lớn các phân tích chính xác trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Nhược điểm chủ yếu là các nguyên tố nhẹ hơn Na (số nguyên tử = 11) không thể phân tích bằng phương pháp XRF.

Phương pháp phân tích kích hoạt neutron (INAA & RNAA).

Phân tích kích hoạt neutron là một phương pháp nhạy, chủ yếu dùng cho các nguyên tố vết và có khả năng xác định đồng thời một lượng lớn các nguyên tố. Có hai cách phân tích. Phân tích kích hoạt neutron công cụ (INAA – instrumental neutron activation analysis) dùng cho đá hay mẫu khoáng vật được nghiền thành bột; phân tích kích hoạt neutron hoá xạ (RNAA – radiochemical neutron activation analysis) đòi hỏi phải phân li hoá học các nguyên tố lựa chọn.

Bảng 1.9. Các phương pháp phân tích xác định các nguyên tố hoá học (theo Rollinson, 1996)

Ng.tố	XRF	INAA	AAS	ICP	ICPMS	Ng.tố	XRF	INAA	AAS	ICP	ICPMS
H						Ag		+
He						Cd
Li			+	+	+	In
Be			+			Sn	+
B					+	Sb
C						Te
N						I
O						Xe
F						Cs	+				+
Ne						Ba	+		+	+	+
Na	+		+	+		La	+	+		+	+
Mg	+		+	+		Ce	+	+		+	+
Al	+		+	+		Pr				+	+
Si	+		+	+		Nd	+	+		+	+
P	+			+		Pm
S	+					Sm	+	+		+	+
Cl	+					Eu		+		+	+
Ar						Gd		+		+	+
K	+		+	+		Tb		+			+
Ca	+		+	+		Dy		+		+	+
Sc	+	+		+	+	Ho				+	+
Ti	+		+	+		Er				+	+
V	+		+	+		Tm		+			+
Cr	+	+	+	+		Yt		+		+	+
Mn	+		+	+		Lu		+		+	+
Fe	+		+	+		Hf		+			+
Co	+	+	+	+		Ta		+			+
Ni	+	+	+	+		W
Cu	+		+	+		Re		+
Zn	+		+	+		Os		+			+
Ga	+					Ir		+
Ge	+					Pt		+
As	+					Au		+
Se						Hg
Br						Tl
Kr						Pb	+		+		+
Rb	+		+		+	Bi
Sr	+		+	+	+	Po
Y	+			+	+	At
Zr	+			+	+	Rn
Nb	+			+	+	Fr
Mo						Ra
Tc						Ac
Ru		+				Th	+	+			+
Rh						Pa
Pd		+				U	+	+			+

Phương pháp INAA đặc biệt nhạy đối với các nguyên tố đất hiếm, các nguyên tố nhóm platin và một số nguyên tố trường lực mạnh.

Khi nồng độ nguyên tố thấp hơn khoảng 2 ppm, sự phân li hoá học có thể phải dùng chiếu bức xạ mẫu. Cách phân tích này (RNAA) rõ ràng có lợi thế tăng độ nhạy.

Phương pháp ICP

ICP là phương pháp kĩ thuật khá mới và có tiềm năng to lớn trong địa hoá. Nói chung, phương pháp có khả năng xác định phần lớn các nguyên tố trong bảng tuần hoàn với giới hạn phát hiện thấp và độ chính xác cao. Các nguyên tố được xác định đồng thời và rất nhanh.

ICP–MS (ICP khối phổ: Inductively Coupled Plasma emission Mass Spectrometry) là phương pháp kĩ thuật tương đối mới được phát triển từ phương pháp ICP. Nó đang trở thành một phương tiện hiệu quả để phân tích nguyên tố vết và đồng vị với giới hạn phát hiện rất thấp và có độ chính xác cao. Phương pháp được sử dụng phân tích rộng rãi các nguyên tố vết trong một dung dịch đơn, sử dụng mẫu nhỏ.

Phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS)

Bảng 1.9 liệt kê các nguyên tố có thể xác định được bằng phương pháp AAS khá rộng rãi. Ví như tất cả các nguyên tố chính (ngoại trừ P) có thể xác định được và giới hạn phát hiện Na, K và Ca cực thấp. Có những phương pháp có thể xác định các nguyên tố chính từ một dung dịch, mặc dù với mỗi nguyên tố phải thay đèn cathod. Các nguyên tố vết Ba, Be, Co, Cr, Cu, Li, Ni, Pb, Rb, Sr, V và Zn cũng được xác định nhanh.

AAS không thể cạnh tranh với các phương pháp phân tích silicat nhanh như XRF và ICP. Tuy nhiên, do AAS tương đối rẻ cả về đầu tư và giá cả phân tích nên nó thường được dùng để: a) xác định các nguyên tố nhẹ như Be và Li có số nguyên tử quá thấp để dùng XRF; b) phân tích thông thường các kim loại chuyển tiếp của mẫu đất và trầm tích dòng (thường dùng trong điều tra thăm dò địa hoá) và c) phân tích nguyên tố vết đặc biệt chuyên dùng AAS, ví dụ như mẫu được nguyên tử hoá trong lò graphit. Điều này cho phép giới hạn phát hiện thấp bất thường để thực hiện cho các nguyên tố khó xác định bằng các kĩ thuật phân tích khác.