Features of determining the composition of micro-sized palladium minerals using electron probe X-ray microanalysis | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia – Tomsk State University Journal of Chemistry. 2025. № 37. DOI: 10.17223/24135542/37/8

Features of determining the composition of micro-sized palladium minerals using electron probe X-ray microanalysis

Electron probe X-ray microanalysis (EPMA) is the main method for determining the composition of micron-sized mineral phases containing palladium in ores and ore occurrences. This work is devoted to the study of factors influencing the correct determination of the composition of inclusions of mineral palladium phases (michenerite (PdTeBi), frudite (PdBi2) and some others) in chalcopyrite and pentlandite matrices. The measurements were made with the use of a MIRA 3 LMH (Tescan) scanning electron microscope equipped with an energy-dispersive spectrometer and a JXA-8200 (JEOL) microanalyzer equipped with wavelength-dispersive spectrometers. Estimates were made of the possibility of reducing the size of the local analysis region by reducing the accelerating voltage to 15 and 10 kV, compared to the manufacturer's recommended MIRA 3 (TESCAN) of 20 kV. It has been shown that mineral particles of palladium phases can be considered as a “massive” if their sizes are more than 5.2 |rm at an accelerating voltage of 20 kV; 3.2 gm at 15 kV; 2.6 gm at 10 kV. Assessments have been obtained for the generation region of characteristic X-ray Pd, the dimensions of which allow the use of proven analytical signal correction methods developed for “massive” objects. An assessment of the fluorescence effect of the elements Fe, Ni, Cu, also contained in the sulfide matrix surrounding the particle, showed that the presence of an analytical signal of these elements does not mean their presence as an impurity in the particles, even if their sizes are larger than the mentioned sizes of “massive” particles. Comparison of the results of determining the elements Fe, Ni, Cu using X-ray lines of the K- and L-series allows us to conclude about the content of these elements in the form of impurities in the palladium phase. To assess the uncertainty in the composition of micron inclusions of palladium phases, the results of determination with a MIRA 3 SEM and with a JXA 8200 microanalyzer were compared. These instruments use different methods for measuring X-ray radiation and methods correction of the analytical signal. The uncertainty of contents is 1.2-1.8%, wt. at a content level of Pd = 20%, Bi = 80%, Te = 30%, wt. The uncertainty estimates were almost independent of the accelerating voltage for the MIRA 3 SEM (10, 15 or 20 kV). Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

Download file
Counter downloads: 2

Keywords

scanning electron microscopy, electron probe X-ray spectral microanalysis, mineral phases of palladium, microinclusions

Authors

NameOrganizationE-mail
Nikolaev Alexander V.Irgiredmet JSC; Vinogradov Institute of Geochemistry of the Siberian Branch оf the Russian Academy of Sciencesodinszova@Yandex.ru
Finkelshtein Alexander L.Vinogradov Institute of Geochemistry of the Siberian Branch оf the Russian Academy of Sciencesfinkel@igc.irk.ru
Belozerova Olga U.Vinogradov Institute of Geochemistry of the Siberian Branch оf the Russian Academy of Sciencesobel@igc.irk.ru
Mekhonoshin Alexey S.Vinogradov Institute of Geochemistry of the Siberian Branch оf the Russian Academy of Sciencesmekhonos@igc.irk.ru
Всего: 4

References

Служеникин С.Ф. Платино-медно-никелевые и платиновые руды норильского района и их рудная минерализация // Российский химический журнал. 2010. Т. 54, № 2. С. 38-49.
Мехоношин А.С., Толстых Н.Д., Подлипский М.Ю. и др. Платинометальная минерализация дунит-верлитовых массивов гутаро-удинского междуречья (восточный саян) // Геология рудных месторождений. 2013. Т. 55, № 3. С. 189-202. doi: 10.7868/S0016777013030027.
Беневольский Б.И., Витковский И.М., Голенев В.Б. Основные недостатки оконтуривания и количественной оценки прогнозных ресурсов на примере объектов цветных и благородных металлов // Руды и металлы. 2014. № 2. С. 25-29.
Reed S.J.B. Electron microprobe analysis and scanning electron microscopy in geology. New York : Cambridge University Press, 2005.
Количественный электронно-зондовый микроанализ : пер. с англ. / под ред. В. Скотта, Г. Лава. М. : Мир, 1986.
Лаврентьев Ю.Г., Карманов Н.С., Усова Л.В. Электронно-зондовое определение состава минералов: микроанализатор или сканирующий электронный микроскоп? // Геология и геофизика. 2015. Т. 56, № 8. С. 1473-1482. doi: 10.15372/gig20150806.
Fournelle J., Cathey H., Pinard P.T., Richter S. Low voltage EPMA: experiments on a new frontier in microanalysis - analytical lateral resolution // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 109. Art. 012003. doi: 10.1088/1757-899X/109/1/012003.
Wuhrer R., Moran K. Low voltage imaging and X-ray microanalysis in the SEM: challenges and opportunities // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 109. Art. 012019. doi: 10.1088/1757-899X/109/1/012019.
Татаринов В.В., Финкельштейн А.Л., Кравцова Р.Г., Павлова Л.А. Определение состава микровключений самородного золота в матрице сульфидного минерала при рентгеноспектральном электронно-зондовом микроанализе // Аналитика и контроль. 2017. Т. 21, № 3. С. 208-215. doi: 10.15826/analitika.2017.21.3.006.
Спиридонов Э.М. Голотип высоцкита - метаморфогенно-гидротермальный высоцкит (Pd,Ni)S из месторождения Норильск-1 // Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология. 2021. № 2. С. 79-86.
Бровченко В.Д. Эволюция сульфидных расплавов как основной фактор распределения и накопления элементов платиновой группы в норильских рудах : дис.. канд. геол.-минерал. наук. М., 2023.
Митрофанов Ф.П., Баянова Т.Б., Вымазалова А. и др. Кольская платинометалльная провинция. Апатиты : ФИЦ КНЦ РАН, 2023. doi: 10.37614/978.5.91137.493.8.
Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В. Сумма концентраций компонентов как показатель качества рентгеноспектрального микроанализа минералов // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 11. С. 1827-1835. doi: 10.15372/gig20181106.
Балабонин Н.Л., Корчагин А.У., Субботин В.В. и др. Минералы платиновых металлов и новые данные о главных минералах руд Федорово-Панского массива // Вестник МГТУ. 2000. Т. 3, №2. С. 179-204.
Yevstigneyeva T.L., Genkin A.D., Kovalenker V.A. Sobolevskite, a new bismuthide of palladium, and the nomenclature of minerals of the system PdBiPdTe-PdSb // International Geology Review. 1976. Vol. 18 (7). P. 856-866. doi: 10.1080/00206817609471290.
Григорьева А.В., Служеникин С.Ф., Волков А.В. Особенности распределения палладия в массивных рудах Октябрьского месторождения (Норильский район) // Труды ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2021. № 18. С. 130-133. doi: 10.31241/FNS.2021.18.023.
Генкин А.Д., Муравьева И.В., Теонева Н.В. Звягинцевит - природное интерметаллическое соединение палладия, платины, свинца и олова // Геология рудных месторождений. 1966. № 3. С. 94-102.
Колотилина Т.Б., Мехоношин А.С., Орсоев Д.А. Распределение элементов платиновой группы в сульфидных рудах ультрабазитовых массивов центральной части восточного саяна (юг сибири, Россия) // Геология рудных месторождений. 2016. Т. 58, № 1. С. 23-40. doi: 10.7868/s0016777015050020.
Татаринов В.В., Кузаков А. С. Оценка характеристик возбуждения рентгеновского излучения под воздействием электронного зонда при 2D- и 3Б-моделировании методом Монте-Карло // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2020. № 3. С. 37-45. doi: 10.31857/s102809602003019x.
Онищенко С.А., Кузнецов С.К. Палладий-золотосульфидная минерализация в андезитах на месторождении чудное (приполярный урал) // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2019. № 6. С. 20-27. doi: 10.19110/2221-1381-2019-6-20-27.
Laurence N. Warr. IMA-CNMNC approved mineral symbols // Mineralogical Magazine. 2021. Vol. 85. Р. 291-320. doi: 10.1180/mgm.2021.43.
Зайкова Е.В., Блинов И.А., Котляров В.А. Минеральные включения в зернах платины из казанской россыпи (Южный Урал) // Минералогия. 2020. Т. 6, № 1. С. 33-46. doi: 10.35597/2313-545X-2020-6-1-3.
Додин. Д.А., Служеникин С.Ф., Богомолов М.А. Руды и минералы Норильского района. М. : Полярная звезда, 2009.
 Features of determining the composition of micro-sized palladium minerals using electron probe X-ray microanalysis | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia – Tomsk State University Journal of Chemistry. 2025. № 37. DOI: 10.17223/24135542/37/8

Features of determining the composition of micro-sized palladium minerals using electron probe X-ray microanalysis | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia – Tomsk State University Journal of Chemistry. 2025. № 37. DOI: 10.17223/24135542/37/8

Download full-text version
Counter downloads: 50