Multi-Element Isotope Dilution Sector Field ICP-MS: A Precise Technique for the Analysis of Geological Materials and its Application to Geological Reference Materials

We present a multi-element technique for the simultaneous determination of twelve trace elements in geological materials by combined isotope dilution (ID) sector field inductively coupled plasma-mass spectrometry (SF-ICP-MS) following simple sample digestion. In addition, the concentrations of fourteen other trace elements have been obtained using the ID determined elements as internal standards. This method combines the advantages of ID (high precision and accuracy) with those of SF-ICP-MS (multi-element capability, fast sample processing without element separation) and overcomes the most prevailing drawbacks of ICP-MS (matrix effects and drift in sensitivity). Trace element concentration data for BHVO-1 (n = 5) reproduced to within 1–3% RSD with an accuracy of 1–2% relative to respective literature values for ID values and 2–3% for all other values. We have applied this technique to the analysis of seventeen geological reference materials from the USGS, GSJ and IAG. The sample set also included the new USGS reference glasses BCR-2G, BHVO-2G and BIR-1G, as well as the MPI-DING reference glasses KL2-G and ML3B-G, and NIST SRM 612. Most data agreed within 3–4% with respective literature data. The concentration data for the USGS reference glasses agreed in most cases with respective data of the original rock powder within the combined standard uncertainty of the method (2–3%), except the U concentration of BIR-1G, which showed a three times higher concentration compared to BIR-1. Nous présentons ici une technique multi-élémentaire permettant la détermination simultanée de douze éléments en trace dans des matériaux géologiques en combinant la spectrométrie de masse avec secteur magnétique (SF ICP-MS) et la dilution isotopique après une mise en solution des échantillons. De plus, les concentrations de quatorze autres éléments en trace ont été obtenues en utilisant les précédents comme standards internes. Cette méthode combine les avantages de la dilution isotopique (grandes précision et justesse) avec celles de la SF ICP-MS (analyse multi-élémentaire, traitement rapide des échantillons sans séparation préalable des éléments) et surmonte les défauts rédhibitoires de l'ICP-MS (effets de matrice et dérive en sensibilité). Les données de concentrations en éléments en trace de BHVO-1 (n = 5) ont une répétabilité de 1–3% RSD avec une justesse de 1–2% par rapport aux données de dilution isotopique publiées et de 2–3% avec toutes les données publiées. Nous avons appliqué cette technique à l'analyse de dix-sept matériaux géologiques de référence de l'USGS, du GSJ et de l'IAG. Cet ensemble d'échantillons contenait aussi les nouveaux verres de référence de l'USGS BCR-2G, BHVO-2G et BIR-1G, de même que les verres de référence MPI-DING, KL2-G et ML3B-G, et le verre NIST SRM 612. La plupart des données est en accord, à 3–4% près, avec les données publiées. Les données de concentration des verres de référence de l'USGS sont en général en accord avec les données obtenues sur les mêmes matériaux en poudre si on tient compte des incertitudes standard combinées (2–3%), à l'exception de la concentration de U dans BIR-1G qui est trois fois plus élevée que dans BIR-1.