Copper Speciation in a Collection of Geochemical Reference Materials Using Sequential Extraction and Evaluation of the Validity Using XANES Spectroscopy

• Published in: Geostandards and geoanalytical research 2016-03, Vol.40 (1), p.117-134
• Main Authors: Ohta, Atsuyuki, Kubota, Ran
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: extraction séquentielle; geochemical reference material; matériel de référence géochimique; sequential extraction; speciation; spectroscopie de structure près du front d'absorption de rayons X (XANES); spéciation; X-ray absorption near-edge structure
• ISSN: 1639-4488; 1751-908X
• DOI: 10.1111/j.1751-908X.2015.00335.x

Copper speciation in a collection of Japanese geochemical reference materials (JSO‐1, JLk‐1, JSd‐1, ‐2, ‐3 and ‐4, JMs‐1 and JMs‐2) was achieved by sequential extraction and characterised using X‐ray absorption near‐edge structure spectroscopy. In the first step of the extraction, referred to as the acid fraction, between 1% and 20% total Cu within the reference materials was extracted. Such a result is typically accounted for by absorption of Cu onto clay minerals. However, the presence of Cu sulfate (an oxidation product of chalcopyrite) was observed in some of the stream sediments affected by mining activity (JSd‐2 and JSd‐3) instead. Copper was extracted in the reducible fraction (targeting Fe hydroxide and Mn oxide) (2–49% total Cu). Between 2% and 51% Cu was extracted in the oxidised fraction (targeting sulfides and organic matter). X‐ray absorption near‐edge structure spectroscopy clarified that the reducible fraction consisted of Cu bound to Fe hydroxide, whereas the oxidised fraction was a mixture of Cu bound to humic acid (HA) and Cu sulfide. In the oxidisable fraction, chalcopyrite was the predominant species identified in JSd‐2, and Cu bound to HA was the major species identified in JSO‐1 (a soil sample). La spéciation du cuivre a été étudiée dans une collection de matériaux géochimiques de référence japonais (JSO‐1, JLk‐1, JSd‐1, ‐2, ‐3 et ‐4, JMs‐1 et JMs‐2) par extraction séquentielle et caractérisée en utilisant la spectroscopie de structure près du front d'absorption de rayons X (XANES). Dans la première étape de l'extraction, dénommée fraction acide, entre 1% et 20% du Cu total des matériaux de référence a été extrait. Un tel résultat est typiquement expliqué par l'absorption du Cu sur les minéraux argileux. Cependant, les sulfates de Cu (produits d'oxydation de la chalcopyrite) ont été observés dans certains sédiments de ruisseau affecté par l'activité minière (JSd‐2 et JSd‐3). Le cuivre a été extrait dans la fraction réductible (ciblage des hydroxydes de Fe et des oxydes de Mn) (2–49% du Cu total). Entre 2% et 44% du Cu a été extrait dans la fraction oxydée (ciblage des sulfures et de la matière organique). La spectroscopie de structure près du front d'absorption de rayons X (XANES) a permis de préciser que la fraction réductible est composée de Cu liés aux hydroxydes de Fe, tandis que la fraction oxydée est un mélange de Cu lié aux acides humiques (HA) et aux sulfures de Cu. Dans la fraction oxydable, la chalcopyrite est l'espèce prédo