胡欢 王汝成** 车旭东 靳文楷 汤志敏 谢磊 陶湘媛

1. 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京大学地球科学与工程学院，南京 210023

2. 南京大学关键地球物质循环前沿科学中心，南京 210023

3. 中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，扬州 225009

关键金属(critical metals)是国际上近年新提出的资源概念，是当今社会必需的安全供应存在高风险的一类金属元素及其矿床的总称，主要包括稀土、稀有、稀散和稀贵金属(陈骏, 2019)。关键金属因具有极度耐热、难熔、耐腐蚀以及优良的光电磁等独特性能，拥有“新材料之母”以及“工业维生素”之称(侯增谦等, 2020; 李超等, 2020)。铍(Be)属于战略性关键稀有金属之一，具有耐金属疲劳、耐腐蚀、绝缘、无磁性、质地轻等优点，特别是它的核性能是任何其他金属材料所不能替代的，因此它被广泛应用于核工业、武器系统和航空航天工业中，有着“空间金属”和“核子堆保护神”之称，是十分重要的国家战略性矿产资源(李建康等, 2017)。

我国是世界铍资源大国，铍矿床类型和产地较多，随着我国铍矿产资源勘查的不断深入，铍矿床类型和赋存矿物种类的多样性和复杂性逐渐被关注(李建康等, 2017)。铍矿床类型从传统的高分异花岗岩型Be多金属矿床、伟晶岩型Li-Be矿床和矽卡岩型Sn-Be矿床，如江西西华山W-Be矿床、新疆可可托海Li-Be矿床和湖南柿竹园Sn-Be矿床等(朱金初等, 2000; 李晓峰等, 2021, 2022)；到近期研究新热点——火山岩型铍矿床，如新疆白杨河花岗斑岩Be-U矿床(Lietal., 2015; 李晓峰等, 2022)、浙江青田花岗斑岩Be矿床和闽东北霞浦大湾凝灰岩Mo-Be矿床(黄文娅, 2011; 饶灿等, 2022)；以及碱性花岗岩型铍矿床，如内蒙巴尔哲REE-Nb-Be矿床(李建康等, 2017)等众多成矿类型。而铍矿物也从熟知的绿柱石、硅铍石、羟硅铍石到少见的日光榴石族矿物、金绿宝石、蓝柱石、磷钙铍石、磷铍钠石、闽江石、孟宪民石等(车旭东等, 2007; Raoetal., 2015; Raoetal., 2017; 刘畅等, 2020; 李晓峰等, 2021)。这些都说明Be元素富集成矿方式多种多样，而正是这种多样性，再加上Be为超轻金属元素，常规无损的快速分析方法如微区XRF和能谱EBS都难以鉴别，因此快速确定不同矿床类型中Be元素赋存状态和原位精准含量分析一直是地球科学分析领域的难题。目前，在Be含量原位精准分析方面，多采用电子探针(Electron microprobe analyzer, EMPA)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(Laser ablation-Ion Couple Plasma-Mass Spectrometer, LA-ICP-MS)和离子探针(Secondary Ion Mass Spectrometer, SIMS)的点分析模式；而对于快速原位确定样品中铍微区的赋存产状和共生矿物组合，激光诱导击穿光谱(LIBS)、矿物表征自动定量分析系统(Advanced Mineral Identification and Characterization System, AMICS)和LA-ICP-MS线分析等分析方法都有一定的尝试。本文从原位精准含量分析和微区原位快速鉴别等方面出发，总结了关键金属Be原位分析方法的进展、各分析方法的特色，并分析这些方法如何实现宏观到微观、无损到微损、定性到定量以及主量到微量等多尺度、多方面对其特征信息的获取和套叠，从而为Be赋存状态、成矿机制研究和战略开发提供技术支持。

1 Be元素的定量测试技术

1.1 电子探针(EMPA)

Be是电子探针所能分析的元素范围内(4Be-92U)最轻的元素，如何准确测定各种铍矿物中Be的含量，一直是电子探针分析的难题。影响电子探针精准分析Be含量的主要因素有以下4个方面。

(1)Be为超轻元素，元素波长长，能量低。在电子探针分析领域，元素波长λ>12Å，能量E0<1keV的元素定义为超轻元素，如Be(113.43Å，0.109keV)、B(67.6Å，0.183keV)、C(44.7Å，0.277keV)、N(31.6Å，0.392keV)、O(23.62Å，0.525keV)和F(18.32Å，0.677keV)六种元素，其中Be元素波长最长，能量最低，根据布拉格定理：2dsinθ=nλ，需要面网间距2d值更大的分光晶体和更大入射角来鉴别Be元素X射线特征峰。为此，不同厂家电子探针都配置了大面网间距的分光晶体，如日本JEOL电子探针可配置LDEB和LDE3H分光晶体，日本SHIMADZU电子探针可配置的是LSA200和LSA300分光晶体，法国CAMECA电子探针可配备PC3分光晶体，它们的面网间距是常规分光晶体(2d≈10nm)的1.5～3倍，这使得Be分析结果更精确(表1)。

(2)Be元素的特征X射线强度和峰背比均较低。电子探针定量分析工作原理是由加速电压形成的高压电子束轰击到样品表面，激发出样品所含元素的特征X射线，从而获知所含元素的种类和准确含量。Be元素原子序数为4，核外电子只有K层且仅有2个电子，当高压电子束与之作用时，K线系上仅有2个电子被入射电子束击中后产生的特征X射线强度远低于较重的元素，仅为较重元素的百分之一左右。另一方面，Be的质量吸收系数大(也称为质量衰减系数)，原始辐射衰减系数很大(计数率衰减的非常快)，这些特性都使Be的特征X射线峰形平坦，强度和峰背比很低(图1)。

图1 绿柱石全波谱分析谱图中Be峰形态和干扰(据赵同新等, 2020修改)Fig.1 Beryllium characteristic peak morphology and interference in WDS spectrum scans of beryl (modified after Zhao et al., 2020)

随着电子探针硬件技术的突破，国内外学者利用不同的大面网间距分光晶体，优化了多种铍矿物，如铍硅酸盐、硼酸盐和氧化物等中Be元素精准分析的测试条件。由于Be矿物中Be元素的特征X射线强度和峰背比均较低，因此精准测试分析条件的优化多侧重于在Be矿物结构无损的情况下，可获得最高的计数率和峰背比的加速电压和束流。绿柱石(Be3Al2Si6O18，BeO含量为13.96%)，作为最常见的Be矿物和重要的铍经济矿物，一直是EMPA Be分析方法的主要研究对象。张文兰等(2020)使用JEOL JXA-8100配置的分光晶体LDE3H，系统对比了100nA不同加速电压(3kV、5kV、10kV和15kV)和10kV不同束流(10nA、20nA、50nA、100nA和200nA)下绿柱石Be元素波谱扫描峰位计数、背景计数和峰背比值数据，得知加速电压10kV、束流20nA下峰背比最高(P/B=2.2)。同样，吴润秋等(2020)采用岛津电子探针1720H配置的大面网间距分光晶体LSA300，对以金属铍为标准样品对铍元素的分析条件进行探索，得到束流100nA和电压12kV条件下铍元素特征X射线峰净强度计数最大，同时还建议无水铍矿物束流可在100～200nA之间，而含水铍矿物为保证结构无损，分析束流需降低在50～100nA之间。

表1 电子探针主要厂家测Be分光晶体名称和基本参数Table 1 Analyzer crystal types and basic parameters for beryllium of major EMPA manufacturers

图2 绿柱石标样Si和Be元素波谱扫描图(a)以及经PHA过滤后的绿柱石波谱扫描图(b)(据赵同新等, 2020修改)Fig.2 WDS scans of silicon and beryllium for beryl standard (a) and WDS scans of beryl filtered by PHA (b) (modified after Zhao et al., 2020)

(3)重元素对Be Kα线系存在一定干扰。自然界Be矿物中常含有Si、P等元素，这些元素的线系常干扰Be元素的Kα线系，从而可能造成分析结果不准确。为了准确判定重元素对于Be Kα特征峰的干扰，张文兰等(2006)、赵同新(2019)、赵同新等(2020)以及吴润秋等(2020)对常见的铍矿物绿柱石、硅铍石(Be2[SiO4])、羟硅铍石(Be4Si2O7[OH]2)和铍方钠石(Na4BeAlSi4O12Cl)等铍硅酸盐开展了精细波谱扫描。赵同新(2019)、赵同新等(2020)注意到在岛津LSA200分光晶体上，绿柱石和铍方钠石中Si对Be Kα特征峰的干扰主要表现Si Kα对Be Kα前背景的干扰，后采用PHA(Pulse Height Analyzer，脉冲高度分析器)过滤Si Kα线系计数后获得较好的峰形(图2)和较好的分析结果(BeO含量为14.29%，RSD=3.27%)，而吴润秋等(2020)在岛津LSA300分光晶体Be Kα线附近并未见到Si元素相关的高次干扰线，这不仅说明Be硅酸盐矿物的Si特征峰在不同的分光晶体上对Be的干扰特征不同，而且表明在分析Be硅酸盐时LSA300分光晶体优于LSA200。

(4)Be特征峰位谱线的化学漂移现象。在EPMA测试过程中，相对于金属Be特征峰谱线位置而言，含Be氧化物(包括含Be的天然矿物)中Be特征峰位谱线都有一定的偏离，称为Be特征峰位谱线的化学漂移现象。Rybka and Wolf (1995)尝试用EMPA测试Be元素，指出金属Be、BeC化合物之间存在明显的峰位漂移现象，这种现象在金属Be和Be的硅酸盐之间更为明显。张文兰等(2006)利用JEOL JXA-8800配置的LDEB晶体测试Be元素时，指出该晶体上金属Be峰位为L=221.7mm，而绿柱石Be的峰位L=229.1mm，向右漂移了7.4mm，而张文兰等(2020)再次用JEOL JXA-8100上配置的LDE3H晶体对比了金属Be 和绿柱石Be的特征峰位，分别是168.80mm和174.76mm，向右漂移了5.96mm。吴润秋等(2020)应用岛津EPMA-1720H配备的分光晶体LSA300，对金属Be和5种含Be矿物(绿柱石、硅铍石、硼铍石、孟宪民石(Ca2Sn2Mg3Al8[(BO3)(BeO4)O6]2)和铍石(BeO))开展了Be特征峰的精细波谱扫描，指出这些矿物中均存在不同程度的Be特征峰位谱线向右漂移的现象。值得注意的是，化学漂移现象对Be分析结果可以造成约20%的系统误差。因此，在开展铍含量精准分析前，对于Be矿物必须开展精细波谱扫描，以确定Be元素的漂移特征和漂移程度，避免可能出现的系统误差。

随着研究者多方的尝试，关于电子探针分析得到铍矿物中Be元素含量越来越精确。Dyaretal. (2001)报道了利用电子探针CAMECA SX 50(分光晶体：PC3)分析硅铍石和硼铍石中的Be含量，获得硅铍石中Be含量为47.34±0.77%，与其晶体化学式理论计算值(47.37%)基本一致，分析结果理想。Khiler (2017)利用CAMECA SX 100 (PC3)在10kV、150nA条件下分析俄罗斯乌拉尔地区马林斯基矿区中绿柱石、金绿宝石及新矿物马林斯基石mariinskite(Be[Cr, Al]2O4)中Be含量，其中绿柱石中Be元素分析标样为绿柱石，金绿宝石和马林斯基矿Be元素分析标样为金绿宝石。分析得到绿柱石中Be含量平均值14.37%(n=7)，接近理论值13.96%，相对误差为3%，金绿宝石和马林斯基石是Be氧化物的Cr-Al类质同象系列，分析得到Be含量为14.81%～17.19%，数据均较理想。

总的来说，配备了大面网间距分光晶体的不同型号电子探针均可以测定作为主量元素铍的含量，而且测试结果均比较理想，但在分析中需要着重考虑不同铍矿物在不同分光晶体中重元素干扰峰的影响和自身的化学谱线漂移现象。

1.2 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)

尽管电子探针在主量铍矿物原位含量分析的准确度和精度已经较为理想，且具有无损的优势，但对于铍含量低的矿物分析精度略低，而激光剥蚀电感耦合等离子体质谱联用技术(Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，简称LA-ICP-MS)逐渐发展起来，成为原位分析Be元素常用的分析方法之一(Kent and Ungerer, 2006)。

LA-ICP-MS基本原理是用激光束轰击样品表面使之熔蚀气化，通过载气将样品微粒送入等离子体中电离，再经质谱系统进行质量筛选，最后用接收器分别检测不同质荷比的离子。它具有原位、实时、快速的分析优势，能准确地分析各种矿物，如硅酸盐、碳酸盐、硫化物和氧化物等原位主微量元素含量及同位素比值(Liuetal., 2008, 2020; Humayunetal., 2010; Chenetal., 2011; Gaoetal., 2010)。随着LA-ICP-MS在地质领域不断地应用和发展，许多学者对LA-ICP-MS分析矿物主、微量元素中各种影响因素，如激光参数(束斑直径、能量密度和剥蚀频率)、元素分馏效应、标准物质和基体效应、矿物莫氏硬度等激光剥蚀行为开展了系统研究(Hornetal., 2001; 陈春飞等, 2014; 吴石头等, 2017; 王辉等, 2019)，这些都为准确测定矿物中主量元素和微量元素的含量提供了最佳参考测试条件。

尽管LA-ICP-MS在原位测定矿物主微量元素含量上具有明显优势，但关于利用LA-ICP-MS分析Be矿物中Be含量的报道却相对较少，目前主要有Novák and Filip (2010)、Nováketal. (2017)、Merinoetal. (2013)、Allazetal. (2020)和Gadasetal. (2020)利用不同型号的LA-ICP-MS分析了多个产地的绿柱石、硅钪铍矿(Be3[Sc, Fe3+, Mg]2Si6O18·Na0.32·nH2O)、金绿宝石、整柱石(KCa2(Be2AlSi12)O30·H2O)、硅铍钇矿(Y2Fe2+Be2O2[SiO4]2)和堇青石(Mg2Al4Si5O18)等矿物中铍的含量，具体的仪器分析条件和Be分析结果归纳见表2。从表中看出，各实验条件各不相同，频率主要是4Hz和10Hz两种，而束斑范围(19～80μm)和能量密度(2～9J/cm2)跨度范围较大。另外，从不同的Be矿物分析结果看，例如两组绿柱石中BeO分析含量为12.39%～13.53%(Novák and Filip, 2010)和15.43%～15.62%(Merinoetal., 2013)、整柱石BeO含量4.78%～7.42%(Nováketal., 2017)，硅铍钇矿BeO含量8.76%～9.60%(Allazetal., 2020)，这些均和理论值差别较大，但文中未对分析结果的准确性进行说明和讨论。由此可见，LA-ICP-MS精准分析Be含量的实验条件和分析结果的关系有待系统的研究和讨论。

1.3 离子探针(SIMS)

电子探针EMPA有着高空间分辨率(～1μm)，激光等离子质谱仪LA-ICP-MS有着低检测限(10-9级)，而离子探针SIMS，全称二次离子质谱仪(Secondary Ion Mass Spectrometry，SIMS)，其工作原理是利用一次离子轰击样品表面产生二次离子，激发的二次离子经加速电压加速后进入质谱仪分析，从而获得样品最表面原子层的元素、同位素和分子组成的信息。自离子探针技术出现的近二十年来，它为地学样品中微量元素和同位素组成提供了重要的技术支撑(李秋立等, 2013; 杨亚楠等, 2014)，可在原位分析微米至纳米级尺度内样品微量元素含量和同位素比值(元素检出限10-6～10-9级)，与此同时在Be矿物的分析研究领域也有新的探索和发展。

目前有关SIMS分析Be含量的研究工作主要集中于意大利帕维亚大学实验室CAMECA IMS 4F(Ottolinietal., 1993, 2002; Raoetal., 2014)和中国科学院地质与地球物理研究所实验室CAMECA NanoSIMS 50L(Raoetal., 2015, 2017)，前者主要尝试分析离子探针Be硅酸盐矿物基底效应和分析精度，后者则侧重于含Be新矿物中Be含量的精准测定。

Ottolinietal. (1993)在中等至高能量离子(ca.75～125eV)条件下，分析了一系列Be硅酸盐矿物日光榴石、铍方钠石、铍榴石、硅铍石，天然玻璃马库萨尼流纹岩样品和合成玻璃SRM 610、SRM 612、SRM 614等样品后，构建校正曲线，再进一步分析已知含量的实验内部标样锌日光榴石(Zn4Be3SiO4)、角闪石H8以及n×10-6～100n×10-6Be含量的12个不同类型岩石样品中Be含量，以验证分析方法的可行性和准确性。由此得出，所有样品的校正曲线平均偏差为12%，说明基底效应和化学成分对Be/Si离子比值没有影响。另外，当含量在n×10-6时，其分析数据误差优于20%，当10n×10-6时，其误差优于10%。Ottolinietal. (2002)结合单晶结构SREF和电子探针EMPA数据，对比了轻元素在SIMS分析中的基底效应，更加确定了Be元素，即使是作为主量元素受基底效应影响很小。

Raoetal. (2014)在意大利帕维亚大学实验室CAMECA IMS 4F运用相同的实验条件分析福建南平伟晶岩中新矿物磷锶铍石(strontiohurlbutite, SrBe2[PO4]2)中Be元素的含量，采用磷钠铍石作为标样，P元素作为内标元素，得到磷锶铍石中BeO含量为17.71±0.464%(1σ)(理论值16.92% BeO)。Raoetal. (2015, 2017)在福建南平伟晶岩中新矿物闽江石(minjiangite, BaBe2[PO4]2)和湖南省香花岭矽卡岩中新矿物孟宪民石(Mengxianminite, Ca2Sn2Mg3Al8[(BO3)(BeO4)O6]2)，其所含Be元素含量分析在中国科学院地质与地球物理研究所实验室CAMECA NanoSIMS 50L完成，均采用了束斑0.5μm的10×10面扫模式，前者标样为合成BaBe2(PO4)2，后者标样为香花岭矽卡岩中硼铍石，选择氧为标样元素，得到两者BeO含量分别为14.06%(理论值为14.49%)和4.37%(理论值为4.71%)。

总体而言，尽管采用了不同的天然或合成Be矿物作为标样，但SIMS分析得到Be矿物含量和理论值均较为接近，数据质量高，这可能是归功于Be元素自身受基底效应的影响较小。目前关于SIMS对Be元素分析的文献和研究工作报道的较少，主要是SIMS测试成本高且对样品制备的要求很高，这也限制了这方面研究工作的广泛应用。

2 Be元素的半定量分析技术

激光诱导击穿光谱(Laser-Induced Breakdown Spectrometry, LIBS)，它利用高能量密度的激光脉冲聚焦到样品表面，烧蚀激发产生等离子体，再对等离子体中粒子的电子能级跃迁所辐射的特征谱线进行分析，从而得到样品中所含各元素的种类与含量(陈金忠等, 2016)。相比较其他常用的元素检测方法，激光诱导击穿光谱LIBS最大优点有：无需制备样品，实时检测固、液、气三态物质，对H、Li、Be、B和C等轻元素敏感(Harmon and Senesi, 2021)。近年来，激光诱导击穿光谱在地质领域，尤其是矿物方面的应用逐渐增加，如建立碳酸盐矿物和硅酸盐矿物LIBS数据库和校正曲线(McMillanetal., 2007; Gottfriedetal., 2009; Harmonetal., 2018)，Harketal. (2012)利用LIBS系统，对来自世界37个地区57个钽铌样品进行检测和分析，最后能准确地鉴别不同铌钽矿的地域特性。

LIBS对于矿物中Be元素的研究工作最初应用于宝石学领域。2001年，一种特殊的橙色蓝宝石出现于泰国的宝石市场，随后的研究证明该蓝宝石经Be扩散处理而成，但常规无损伤的分析方法，如XRF、EDS都无法确定矿物中是否存在Be，EMPA在确定样品中低含量Be是否存在和相对含量较为困难，激光Raman只能检测出样品中Be的存在，无法确定Be的含量。为了解决这一问题，瑞士宝石研究所Hänni博士首先提出了采用激光诱导离解光谱(LIBS)的方法来测定蓝宝石中的Be，做到快速且样品无损鉴别宝石的真伪。McMillanetal. (2007)通过分析来自27地区的96个绿柱石样品中，确定了绿柱石最佳分析条件，且能较好地区分绿柱石的地域特性。后McManusetal. (2008)在上述实验条件的基础上，对美国New Hampshire地区Palermo Pegmatite中核部、核边和中部结构带一系列绿柱石开展了系统研究，得到核部和中部结构带的绿柱石成分一致，而核边的绿柱石成分变化大，富含Li、Ca、Sr、Ba等元素，说明伟晶岩晚期热液中超富集Ca。

从LIBS在宝石Be含量和Be矿物绿柱石方面的应用看出，随着研究的深入，从集中确定样品产地特性和Be含量的半定量分析，到逐步探索绿柱石成分演化的指示意义。LIBS填补了XRF、EDS、EPMA、LA-ICP-MS在无需专门制样且原位快速无损鉴别Be矿物及其含量上的空白，将来可以应用绿柱石之外含Be矿物，特别是低含量含Be矿物的测定。另外，随着便携式LIBS的研发出来，其对锂、铍、硼、铝、镁、硅等轻元素特别灵敏，在野外找寻铍矿产方面可能会有很好的应用前景。

3 Be元素赋存矿物快速鉴别方法

对于未知样品中Be矿物快速鉴别，传统的方法多是采用肉眼和显微镜薄片鉴定，但一些颗粒细小的富Be矿物或者铍含量较低(BeO含量<1%～10%)的含Be矿物，它们在扫描电镜BSE图像或者电子探针波谱分析等方法下都难以确定。为解决这类Be矿物的鉴别，笔者尝试开发了矿物特征自动定量分析系统(AMICS)和激光等离子质谱仪(LA-ICP-MS)线扫描等新的Be矿物微区快速鉴别方法。

3.1 矿物表征自动定量分析系统(AMICS)

矿物表征自动定量分析系统(Advanced Mineral Identification and Characterization System, AMICS)，是由一台扫描电子显微镜(SEM)结合一个或多个X射线能谱仪(EDS)组成，并配有一套 AMICS软件组成(Gu, 2003)。其工作原理是以背散射电子图像和X射线能谱测试技术作为基础，利用矿物标准数据库和现代计算机图像分析技术，自动拟合和确定得样品中矿物的种类、分布特征、赋存状态、含量和解离度等一系列重要参数，并生成以样品背散射电子图像为基础的矿物多参数组合图像。AMICS系统鉴别矿物的核心技术在于其自身配备的Global矿物能谱EDS数据库(超过2000种矿物条目)，系统自动将待测样品的能谱谱图与该大数据库相匹配从而完成未知矿物的鉴定。随着现代测试技术和计算机技术的广泛应用，AMICS在一些矿石矿物成分复杂、传统分析方法鉴别困难的矿床，如稀土、稀有、铀、铜、铁、铅、锌等多种低品位矿床方面已有较好的应用(温利刚等, 2018; 魏均启等, 2021; 罗晓锋等, 2021; 张然等, 2021)。

对于粒径较小Be矿物种类及其共生组合矿物的鉴别，一般来说，多是在高倍数背散射图像下对整个样品逐区扫描，然后根据不同矿物的背散射电子图像亮度和灰度的差异，再结合能谱、波谱数据来完成。但由于铍原子量小，相应的Be矿物背散射电子图像较暗，而且Be属于超轻元素，能谱EDS谱图无法显示Be特征峰，这些都造成在传统的鉴别方法下，Be硅酸盐矿物较难和常见的共生矿物石英、锂辉石等矿物相区分。前人的研究表明AMICS系统能准确快速粒径较小、低含量的矿物。笔者选择四川甲基卡锂矿伟晶岩矿床中白云母钠长石伟晶岩样品进行了AMICS扫描分析，分析结果见图3b。背散射图像(图3a)可以根据灰度和亮度差别区分出矿物，而AMICS系统分析结果(图3b)则可以清晰地看出样品主要矿物有钾长石、钠长石、石英和锂辉石，还有少量的白云母、磷灰石和绿柱石等。锂辉石和绿柱石在背散射电子图像中较接近，均非常暗，绿柱石颗粒小且含量低，主要赋存于钠长石，但在AMICS图像中能够清楚加以区分。由此可见，AMICS系统对于小颗粒铍矿物的鉴别做到了速而准，也为后续的研究工作提供了帮助和指导。

3.2 LA-ICP-MS线扫描

激光等离子质谱仪LA-ICP-MS分析模式有点、线和面三种，一般矿物主、微量元素含量分析多采用单点剥蚀模式，而线扫描分析模式多用于缺少相应地同种矿物标样的情况下分析样品，以达到降低元素分馏效应和基底效应产生的误差目的。除此以外，和电子探针线分析模式类似，激光等离子质谱仪LA-ICP-MS线扫描分析可以直接显示样品中某元素随着矿物结构的连续变化。

图3 四川甲基卡白云母钠长石伟晶岩样品扫描电镜全片扫描图(a)背散射电子图像；(b)AMICS系统分析结果Fig.3 Scanning electron microscopy (SEM) images of mica-albite pegmatite from Jiajika pegmatite, Sichuan(a) backscattered electron image; (b) AMICS analysis result

图4 西藏错那洞矽卡岩样品18XZ-167 LA-ICP-MS线分析时Be元素信号强度图底图为样品薄片单偏光扫描图(据陶湘媛, 2020数据修改)Fig.4 Beryllium LA-ICP-MS signal intensity of skarn sample 18XZ-167 samples from Cuonadong, TibetBase image is scan image of thin section (after Tao, 2020)

西藏错那洞地区矽卡岩铍矿床样品全岩Be含量最高达790×10-6，在前期的Be矿物鉴别工作中，未找到绿柱石、硅铍石和羟硅铍石等常见富Be矿物。为进一步确定Be在样品中的赋存状态，陶湘媛(2020)对全岩Be含量最高的两个样品开展了LA-ICP-MS线扫描分析。样品18XZ-167线扫描的Be信号计数变化曲线如图4，可以看出样品剥蚀路径后半部分Be信号计数较高，最高信号计数可达5.2×105，是标样NIST 610(～5×104)的10倍，这表明样品确实存在含Be矿物，而且后期对Be信号最高处数据处理得到Be含量为4756 ×10-6。另外，同时还注意到Be峰值区主要与Si、Ca、Al三个元素峰值区重叠，可初步判断该样品中Be元素赋存矿物为方柱石。至此，LA-ICP-MS线扫描分析工作不仅确定了Be矿物的存在，同时还初步确定了含Be矿物种类和赋存位置。

相对于其他测试方法，LA-ICP-MS线扫描分析在Be矿物鉴别上的成功说明它在确定低含量Be矿物上具有明显优势，缺点是该方法对样品有较大的损伤，影响后续的研究工作。

4 关键金属元素Be分析测试技术发展趋势

随着地球科学研究领域仪器和技术方法的不断研发，关键金属元素Be的原位微区分析测试技术，如：电子探针EPMA、激光等离子质谱仪LA-ICP-MS 和离子探针SIMS的主微量Be含量的测定、LIBS在矿物铍元素含量分析上的发展，矿物表征自动定量分析系统AMICS与LA-ICP-MS线扫描分析方法快速鉴别主微量铍矿物等也不断在探索和改进，为Be的成矿规律和战略开发提供有力的技术支持。

在对矿物中铍元素的原位测试分析，上述大型仪器和设备都有自有的分析原理和硬件条件的限制，因此具有自己的最佳应用范围但也有一定的缺点(表3)。如电子探针EMPA需要特定的大面网间距分光晶体才能开展Be的测试工作，晶体价格昂贵，且独立占用了一道谱仪，但由于自身检测限和高空间分辨率等因素，电子探针的优势在于原位无损分析铍主量矿物，尤其是小颗粒矿物；相比较于电子探针，激光等离子质谱仪LA-ICP-MS有着更低的检测限，但其单点分析空间分辨率不如电子探针，对样品有一定损伤，更合适分析大粒径、铍含量相对低的矿物，但前人的研究中有关分析条件和数据的准确度存在一定的疑问，有待系统的研究，而且有待针对小颗粒、低含量的铍矿物开发小束斑的分析测试条件和方法，逐步弥补自身束斑和电子探针检测限的弱项；离子探针SIMS集高空间分辨率和极低检测限于一身，可在微米至纳米级尺度内原位分析样品微量元素含量和同位素比值，但离子探针对样品制备有着较高的要求且测试成本高，由此在铍矿物含量的精准分析上，SIMS自身的优点并不突出。在快速识别未知样品中Be含量方面，LIBS适合Be主微量矿物半定量鉴别和野外现场工作，AMICS系统适合Be主量矿物鉴别，而LA-ICP-MS在确定Be微量矿物和含量方面有着自有的优势。

近年来，随着对战略性关键金属矿产资源研究的不断深入，Be的分析测试工作取得了很多重要进展。从理论计算值矿物中Be的含量到利用电子探针EMPA、激光等离子质谱仪LA-ICP-MS、和离子探针SIMS的精准实测值；从传统的显微镜鉴别大粒径、常规铍矿物到矿物表征自动定量分析系统AMICS和激光等离子质谱仪LA-ICP-MS线扫描新方法鉴别小粒径、主量Be矿物和低含量Be矿物。面对Be矿石矿物种类和赋存状态的复杂多样性，目前的主流测试方法基本实现了从宏观到微观，无损到微损，定性到定量，主量到微量等多尺度、多方面对Be元素特征信息的获取和套叠，从而为矿物中Be赋存状态、成矿机制的研究和战略开发提供技术支持，因此，低含量Be元素含量的准确分析和微细含Be矿物的识别是未来Be分析测试技术的发展方向。