Comparison of synchrotron radiation X-ray fluorescence with conventional techniques
for the analysis of sedimentary samples

Michael A. Phedorin (1)*, Vladislav A. Bobrov (2), Evgeny P. Chebykin (1), Evgeny L. Goldberg (1),
Michael S. Melgunov (2), Svetlana V. Filippova (3) and Konstantin V. Zolotarev (4)

(1) Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences,
3 Ulan-Batorskaya str., 664033 Irkutsk, Russia.
(2) United Institute of Geology, Geophysics and Mineralogy, Siberian Branch of the Russian Academy
of Sciences, 3 Prospekt Koptuga, 630090 Novosibirsk, Russia.
(3) Novosibirsk State University, 2 Pirogova str, 630090 Novosibirsk, Russia.
(4) Budker Institute of Nuclear Physics, 11 Lavrentiev Prospect, 630090 Novosibirsk, Russia.
* Corresponding author. Present address: Budker Institute of Nuclear Physics, 11 Lavrentiev Prospect,
630090 Novosibirsk, Russia. e-mail: mike@uiggm.nsc.ru

Abstract
A comparison is made of elemental analyses of sediment samples (lake bottom sediments and sediments from the petroliferous Bazhenovka Formation) by five competitive methods (synchrotron radiation X-ray fluorescence (SR-XRF), INAA, ICP-MS, AAS and traditional XRF). The object of this study was to identify the most suitable analytical techniques for applications in sedimentary geochemistry. Advantages and shortcomings of the five techniques were considered with respect to applications related to studies of palaeo-climate changes recorded in sedimentary cores from Lake Baikal and the geochemical stratigraphy of the Bazhenovka Formation, which is rich in organic material. We have concluded that SR-XRF was the best technique for producing extensive analytical data series, from the point of view of its speed, ease of application, cost, non-destructive nature and sensitivity, which allowed for the simultaneous determination of more than twenty elements of geochemical interest in small samples of sediments. An additional benefit of the method was demonstrated when used for the independent certification of geological reference materials. International reference samples BIL-1 and SDO-1 were certified by means of this method without use of reference materials. Analyses were based on the physics of the theory of energy transport.

Keywords: chemical composition, synchrotron radiation-XRF, geological reference materials, sedimentary geochemistry, Bazhenovka Formation, lake sediments.

Résumé
Cette étude présente une comparaison entre les résultats d'analyses élémentaires d'échantillons de sédiments (sédiments de fond de lac et sédiments de la formation pétrolifère Bazhenovka), effectuées par cinq méthodes performantes : analyse par fluorescence X à partir d'un rayonnement synchrotron (SR-XRF), INAA, ICP-MS, AAS et fluorescence X traditionnelle (XRF). Le but de cette étude était d'identifier les techniques analytiques les plus adaptées à la géochimie des sédiments. Les avantages et inconvénients des cinq techniques ont été envisagés par rapport à leur application à l'étude des variations paléoclimatiques enregistrées dans les carottes de sédiments du lac Baikal et à la stratigraphie géochimique de la formation Bazhenovka, riche en matière organique. Nous avons conclu que la technique SR-XRF était la meilleure pour produire de longues séries de données, en raison de sa rapidité, sa facilité d'utilisation, son coût, son effet non destructeur et sa sensibilité, permettant ainsi la détermination simultanée de plus de 20 éléments d'intérêt géochimique dans de petits échantillons. De plus, cette méthode a été utilisée comme méthode indépendante pour la certification de matériaux géochimiques de référence. Les matériaux de référence BIL-1 et SDO-1 ont été certifiés grâce à cette méthode, sans utilisation de matériaux de référence, les analyses étant basées directement sur la physique de la théorie du transport d'énergie.

Mots-clés : composition chimique, XRF par rayonnement synchrotron, matériaux géologiques de référence, géochimie sédimentaire, formation Bazhenovka, sédiments lacustres.

Received 05 Nov 99 - Accepted 26 Jun 00

Geostandards Newsletter: The Journal of Geostandards and Geoanalysis
Vol. 24 No. 2 pp. 205-216 (2000)

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