A New Mapping Protocol for Laser Ablation (with Fast‐Funnel ) Coupled to a Time‐of‐Flight Mass Spectrometer ( LA‐FF‐ICP‐ToF‐MS ) for the Rapid, Simultaneous Quantification of Multiple Minerals

Although in situ analysis by LA-ICP-MS is considered a rapid technique with minimal sample preparation and data reduction, mapping areas of millimetres in size using a small beam (< 15 μm) can be time consuming (several hours) when a quadrupole ICP-MS is used. In addition, fully quantitative imaging using internal standardisation by LA-ICP-MS is challenging in samples with more than one mineral phase present due to varying ablation rates. A new protocol for the quantification of multiple coexisting phases, mapped at a rate of about 12 mm2 h-1 and a resolution of 12 μm × 12 μm per pixel, is presented. The protocol allows mapping of most atomic masses, ranging from 23Na to 238U, using a time-of-flight mass spectrometer (ICP-ToF-MS, TOFWERK) connected to a 193 nm excimer laser. A fast-funnel device was successfully used to increase the aerosol transport speed, reducing the time usually required for mapping by a factor of about ten compared with a quadrupole ICP-MS. The lower limits of detection for mid and heavy masses are in the range 0.1–10 μg g-1, allowing determination of trace to ultra-trace elements. The presented protocol is intended to be a routine analytical tool that can provide greater access to the spatial distribution of major and trace elements in geological materials

Formation of Bushveld anorthosite by reactive porous flow

Bushveld anorthosites commonly contain the so-called “mottles” comprising irregular, typically centimetric domains of oikocrystic pyroxene or olivine enclosing small, embayed plagioclase grains. The mottles were traditionally interpreted to result from solidification of trapped intercumulus liquid or via in situ crystallisation at the top of the crystal mush. Here, we present microtextural and compositional data of a mottle to place further constraints on the formation of anorthosite layers. Element maps generated by scanning electron microscopy reveal that plagioclase within and around the mottle has markedly elevated An contents (up to An95) relative to the host anorthosite and is strongly reversely zoned. Other unusual features, some of which were reported previously, include a halo of sub-vertically oriented, acicular phlogopite around the mottle, elevated contents of disseminated sulfides, and relatively evolved yet Ni-rich olivine (Fo71–75, 3000 ppm Ni). These features are interpreted to result from reactive porous flow of hot, acidic fluid enriched in nickel and sulfur through proto norite. The fluids dissolved mafic minerals and leached alkalis from the outer rims of plagioclase grains. Reconnaissance studies suggest that reversed zoning of plagioclase is a common feature in Bushveld norite and anorthosite. This implies that reactive porous flow could have been far more pervasive than currently realised and that Bushveld anorthosite layers formed through recrystallisation of norites

Using sulphide indicator mineral chemistry for ore discrimination and targeting in the Churchill Province, northern Quebec, Canada

The Churchill Province in northern Quebec consists of Archean to Proterozoic basement rocks, which have undergone a complex orogenic and metamorphic history. The vast majority of these rocks are covered by Quaternary glacial deposits that display a complex geomorphology reflecting important variations in the glacial dynamics. Occasional mineralized outcrops have been identified south from the Ungava Bay in the Churchill Province during mapping surveys. However, this area has been underexplored owing to the thick sedimentary cover, which limits the effectiveness of conventional exploration methods. Heavy mineral separation from till and esker samples reveals the presence of thousands of sulphide grains, namely pyrite and chalcopyrite, and lesser amounts of sulfarsenides (löllingite and arsenopyrite), which is indicative of the presence of underlying mineralized rocks. As a result, this area is ideal to test the use of sulphide indicator mineral chemistry for mineral assessment and vectoring. In this study, we focus on integrating sulphide indicator mineral chemistry determined by laser ablation inductively coupled mass spectrometry (LA-ICP-MS) with the geology of glacial deposits. Trace-element signatures of pyrite and chalcopyrite grains indicate two distinct compositions for the sulphide minerals present in the glacial deposits and suggest there is strong potential for magmatic and hydrothermal mineralisation. Integrated maps combining sample locations and sulphide grain compositions and populations allow to delineate vectors toward potential economic targets

Étude du comportement géochimique du sélénium, sa relation avec le soufre dans le bushveld (Afrique du sud) et développement des techniques analytiques

L'étude du comportement géochimique du sélénium et sa relation avec le soufre dans les roches du complexe du Bushveld (Afrique du Sud) sont présentées dans ce mémoire. La détermination quantitative de ces deux éléments chimiques a été réalisée dans 157 échantillons provenant de la suite litée de Rustenberg (Bushveld) et des roches de la marge de l'intrusion représentant les magmas parentaux. Étant donné que la plupart des roches analysées contiennent de très faibles teneurs en soufre et en sélénium, il a d'abord été nécessaire de mettre au point les techniques d'analyses appropriées. Au cours du développement de ces techniques, des matériaux de références géologiques internationales (MRGI) ont été analysés pour valider les résultats afin d'assurer une qualité constante et traçable lorsque cela est possible. Vingt-six MRGI ont été analysés pour le sélénium et vingt-neuf pour le soufre. Chaque technique développée a été publiée dans un journal scientifique arbitré et les résultats sont en accord avec ceux disponibles dans la littérature et/ou sur les certificats d'analyses. De plus, les résultats des analyses du sélénium obtenus à l'UQAC dans les MRGI ont été greffés aux données disponibles dans la littérature et des traitements statistiques ont été réalisés pour produire un nouvel article décrivant les MRGI utiles, en termes de Se, servant à valider et à contrôler les déterminations. Une fois établies les bases analytiques, les résultats obtenus dans l'étude du Bushveld ont mené à l'élaboration de trois modèles pour expliquer les relations géochimiques observées. Le premier modèle suggère que les sulfures qui étaient présents dans l'empilement cristallin aient pu migrer dans les roches encaissantes ou au centre de l'intrusion. Le deuxième modèle suggère quant à lui que le magma ait été saturé en soufre en profondeur et que, durant le transport, des sulfures aient été emprisonnés dans de petites cavités présentes dans la matrice cristallinevisqueuse. Finalement, le troisième modèle suggère que les roches aient été appauvries en S et en Se à température élevée après la solidification de l'intrusion. À ce jour, il est impossible d'évaluer lequel de ces modèle est le plus plausible, mais les deux premiers modèles ont une implication importante pour l'exploration de nouvelles ressources. En effet, si l'un des modèles s'avère être exact, cela signifierait qu'il y a dans le centre de l'intrusion ou à sa périphérie une réserve en métaux de base importante et possiblement aussi en métaux précieux, associée aux sulfures. Il a également été possible de calculer un coefficient de partage du Se dans les sulfures à partir des roches de la portion supérieure de l'intrusion. Les proportions Se/Cu augmentent avec la stratigraphie, ce qui suggère que le coefficient de partage du Se dans les sulfures est plus bas que celui du Cu (1,200 versus 1,700). Le coefficient de partage aide à comprendre le comportement géochimique des éléments et leur relation avec les sulfures et les autres phases présents dans les roches

Determination of Te, As, Bi, Sb and Se (TABS) in Geological Reference Materials and Geo<i>PT</i> Proficiency Test Materials by Hydride Generation‐Atomic Fluorescence Spectrometry (HG‐AFS)

The study of Te, As, Bi, Sb and Se (TABS) has increased over the past years due to their use in the development of low‐carbon energy technologies. However, there is a scarcity of mass fraction values of TABS in geological reference materials. This underlines the difficulty in undertaking routine determinations of these elements. The mass fractions of TABS were determined in geological reference materials using hydride generation‐atomic fluorescence spectrometry (HG‐AFS), calibrated with standard solutions. Comparisons with literature values were used to validate the method. Samples from the GeoPT proficiency test were also analysed. For most elements, there are no assigned or even provisional values for many of the GeoPT and reference materials because of the wide range of results reported. For mass fractions above the quantification limit of the method, our results are in good agreement with the median of GeoPT results. Thus, we propose GeoPT median values as informational values for these elements. In contrast, at mass fractions −1 median values of Se from GeoPT are systematically higher than our results. Our Se results are in agreement with the reference materials down to 0.02 µg g−1, which suggest that many of the results for Se reported in GeoPT testing are too high

Comparison between nickel‐sulfur fire assay Te co‐precipitation and isotope dilution with high‐pressure asher acid digestion for the determination of platinum‐group elements, rhenium and Gold

The accurate determination of platinum-group elements (PGE), rhenium and gold is important in both fundamental research and ore deposit studies. Questions have been raised by some authors as to whether the nickel-sulfur fire assay technique (NiS-FA) efficiently collects all the PGE. On the other hand, most isotope dilution (ID) techniques can only treat small test portion masses (2 g was used for high-pressure asher digestion; HPA) and this makes them more vulnerable to nugget effects. We determined PGE concentrations in ten reference materials with the aim of comparing the performance characteristics of the two methods. Both methods determine Ru, Pd, Os, Ir and Pt and we found that there were no significant systematic differences in the recovery. The advantages of NiS-FA were that: (a) it is capable of determining Rh and Au; (b) the relatively large test portion mass (15 g) reduces the nugget effect and (c) it is faster and less expensive than HPA-ID. The advantages of HPA-ID were that: (a) it determined Re and (b) it had low level blanks, lower detection limits and hence better precision in low-level homogeneous samples. Each technique had advantages and limitations; they should be considered as complementary rather than competing techniques. L’analyse quantitative des éléments du groupe du platine (ÉGP), du rhénium et de l’or est importante pour la recherche fondamentale et la prospection. Certains doutes existent concernant l’efficacité de la pyro-analyse par nickel-soufre (PA-NiS) pour quantifier les ÉGP. D’un autre côté, la plupart des techniques d’analyse par dilution isotopique (DI) ne peuvent qu’analyser de petites masses d’échantillon (2 g pour la digestion haute pression; DHP-DI), les rendant vulnérable à l’effet de pépite. Nous avons quantifié les ÉGP dans dix matériaux de référence pour comparer les performances de chaque méthode. Chaque méthode peut quantifier le ruthénium, palladium, osmium, iridium et le platine. Les résultats ne montrent pas de différences significatives. Les avantages de la PA-NiS sont : (a) sa capacité de déterminer l’or et le rhodium, (b) la masse d’échantillon plus élevée (15 g) réduisant « l’effet de pépite » et (c) sa rapidité et son coût moins élevé. Les avantages de la DHP-ID sont : (a) capacité de déterminer le rhénium et (b) blancs plus bas, limites de détection plus basses donc plus de précision pour l’analyse en basses teneurs des matériaux géologiques homogènes. Chaque technique a des avantages et des limites et devraient être considérées comme complémentaires plutôt que compétitives

Geoheritage 4: Raising Public Awareness of Geological Heritage at L’Université du Québec à Chicoutimi

Promotion of geological heritage is achieved through programs that increase the public awareness of geological phenomena and to draw attention to the importance of minerals in everyday life. Activities at the Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) are divided into two parts: conservation and popularization. At the UQAC Petit musée mineral exhibit, the minerals on display are predominantly from the province of Québec, but samples from elsewhere in Canada and from the rest of the world are also presented to compare with Québec’s geoheritage. More than a hundred samples from the Petit musée are described and photographically illustrated in a mineral identification guide (Bédard et al. 2008). Part of the collection can also be consulted on the web. The Petit musée is not simply a mineral collection. Elementary and secondary school groups routinely visit the museum in conjunction with science popularization activities. For younger students, a story has been developed to present, in a light-hearted manner, some information about minerals and their uses. This story is centred on a hero who has many adventures in which minerals provide solutions to a series of problems. Older students participate in laboratory experiments that include observation of melting a rock, tasting and measuring salts in water and playing with the concept of density. New exhibits presently being developed include a ‘lead pencil’ exhibit where the rich history of this common object is explored; another on mass extinctions presents the rich fossil heritage of Québec. Une bonne mise en valeur du patrimoine géologique nécessite une conscientisation de la population à la présence de phénomènes géologiques dans l’environnement immédiat et à l’utilité des minéraux dans la vie de tous les jours. Les interventions se divisent en deux grands volets, soit la conservation et la popularisation. Au Petit musée de l’UQAC, des échantillons minéralogiques provenant principalement du Québec sont conservés. Quelques échantillons d’autres régions du monde sont également exposés en guise de comparaison avec le patrimoine du Québec. Plus d’une centaine de minéraux du Petit musée sont présentés dans un livre grand public (Bédard et al. 2008). De plus, une partie de la collection peut être consultée en ligne. Le Petit musée n’est cependant pas qu’une simple collection de minéraux. L’UQAC accueille régulièrement des groupes scolaires de niveau primaire et secondaire qui viennent visiter le Petit musée. Les visites d’élèves sont généralement accompagnées d’activités de vulgarisation scientifique. Ainsi, pour les plus jeunes, un conte a été développé pour présenter de façon amusante quelques minéraux et leurs utilisations. Le héro vit de nombreuses aventures dans lesquelles les minéraux offrent des solutions aux problèmes rencontrés. Pour les plus vieux, des activités de laboratoire sont offertes dans lesquelles ils peuvent observer une roche en fusion, mesurer et goûter la salinité de l’eau et expérimenter sur la densité. Des nouveaux présentoirs sont en développement : une vitrine ayant comme thème le « crayon plomb » nous fera découvrir l’histoire riche de cet objet commun et des dioramas sur les grandes extinctions pour valoriser le patrimoine fossilifère québécois