卤族元素（F,Cl,Br和I）具有较高的不相容性、挥发性和流体迁移性,被广泛应用于行星演化、壳幔分异、气候演化、矿床形成等多个研究领域。高度的不相容性和较强的挥发性导致了在幔源岩石（如橄榄岩、科马提岩）还是一般火成岩（如玄武岩、安山岩）中低含量的卤素,其中溴和碘的含量一般低于1μg g^-1。准确分析地质样品中低含量的卤素是较为困难,最大的挑战在于如何克服在样品前处理过程中卤素的高度挥发性导致的分析物丢失。虽然高温热解法、碱熔法和中子活法技术等分析方法可以用于检测地质样品中卤素含量,但现有的方法普遍具有耗时长、耗能高、花费大、回收率不稳定、普适性较低等缺点。地质样品分析技术一直是地球化学发展的前提保障,地质样品卤素分析技术的滞后严重制约着卤素地球化学的发展,为了推动卤素地球化学的发展,本论文针对地质样品中卤素分析难点（含量低、挥发性强）,开发了具有简单、快速、经济、普适性强等特点的高效地质样品卤素分析技术,并将该技术应用于实际地质样品（岛弧玄武岩、英安岩）分析以研究俯冲流体循环对岛弧卤素分布的影响。本文主要进行了以下4个方面的具体研究:（1）开发密闭快速酸消解卤素分析方法,克服卤素的挥发性丢失和记忆效应,实现快速分析地质样品中卤素,突破酸消解无法应用于卤素分析的瓶颈。密闭酸消解法是目前发展最为完善、应用范围最广的地质样品前处理技术,由于在酸性环境中卤素的丢失及记忆效应导致密闭酸消解法很少用于分析地质样品中卤素元素含量。为了获得普适性较强的卤素分析方法,基于密闭酸消解法的卤素分析方法是最直接的选择。本文开发了一种密闭快速酸（1ml HNO₃+1ml HF）消解法联用ICP-MS实现同时测定土壤和沉积物中溴和碘元素含量。研究结果表明溴和碘的回收率受控于消解温度和时间。当消解温度为140°C时,完全回收土壤和沉积物中的溴和碘只需要消解15分钟。消解温度过低（T=90°C）,消解时间则需要延长至2-6个小时。消解温度过高（T=190°C）则会造成卤素的严重丢失。5%v/v氨水作为样品溶剂可以起到消除分析中的记忆效应,并获得稳定的溴和碘信号。另外,HF的引入可以与Si O₂反应,从而破坏由石英材质制成的进样系统（如同心雾化器、雾室和炬管）,氨水可以避免HF对ICP-MS进样系统的破坏。与In相比,在碱性介质中Te更合适作为内标元素。为了避免沉淀对Te的吸附,Te应该在溶液离心后加入。该方法已经成功应用于测定53种中国土壤和沉积物标准物质中溴和碘含量。这种简单的方法可以同时分析大批量的地质环境样品,在资源勘探和环境地球化学领域具有巨大的应用前景。（2）研发基于敞口氟化氢铵/氟化铵消解法的卤素分析方法,实现快速分析岩石中低含量的卤素,成为国际上效率最高的卤素分析方法。由于消解时间过短,密闭快速酸消解法其不能有效地完全分解岩石中硅酸盐矿物（如难熔矿物锆石）,难以获得较为准确卤素分析结果。与密闭酸消解法相比,新兴的敞口氟化氢铵/氟化铵消解技术能够在常压下高效分解硅酸盐矿物,所需的消解时间较短,已经成功用于分析各类岩石样品中微量元素含量。为了实现准确分析岩石样品中低含量卤素的目标,本文提出了一种基于敞口氟化氢铵/氟化铵消解体系能够同时测定地质样品中氯、溴和碘含量的简单、高效的分析测试方法。实验中主要讨论消解温度、消解时间、氟化氢铵/氟化铵与地质样品比例、消解罐等因素对卤素回收率的影响。结果表明在敞口氟化氢铵/氟化铵消解过程中,即使温度高达200-240°C,消解时间为0.5-12小时,都不会导致卤素丢失。这是由于在消解过程中氟化氢铵/氟化铵分解地质样品的同时释放的氨气提供了碱性气氛阻止了卤素的挥发性损失。当消解温度为220°C时,400 mg氟化氢铵/氟化铵完全消解100 mg地质样品仅需2小时。在样品前处理流程中,PFA消解罐的清洗流程直接影响方法的流程空白。与具有使用盐酸清洗历史的PFA消解罐相比,当使用新PFA消解罐时氯、溴和碘的流程空白分别被降低了37、1.6和1.3倍。因此用于卤素分析方法的实验器皿应该避免接触盐酸等含卤素的无机酸。敞口氟化氢铵/氟化铵消解法成功地准确分析了一系列地质标准物质（岩石、土壤和沉积物）中卤素元素含量。大多数标准物质的测试结果与前人文献报道值相吻合。这一分析方法具有简单、快速、高效、经济等特点,是目前国际上效率最高的地质样品卤素分析方法,将会极大推动卤素地球化学的发展。（3）探讨氮气和接口在LA-ICP-MS分析中的增敏机制,为实现LA-ICP-MS高空间分辨率原位分析卤素提供扎实的理论基础。全岩卤素分析技术获得数据代表了样品中卤素的平均组成只能用于解释一些宏观地质过程,对于一些微观反应如矿物-矿物之间、矿物-流体之间卤素分配等研究则需要采用原位微区分析技术获得原位卤素信息。但是原位微区分析技术的灵敏度较低限制了该技术在卤素地球化学中的应用。提高分析灵敏度是实现卤素原位微区分析的前提。本文以主流的原位分析技术LA-ICP-MS为例,研究了在LA-ICP-MS分析中不同接口组合联用氮气对分析灵敏度及相关性能的影响。在氩等离子体条件下,相对于标准采样锥+H型截取锥组合（S+H）,使用标准采样锥+X型截取锥（S+X）组合可以使大多数元素的灵敏度提高1.5-9.7倍。使用S+X锥组合后,向氩等离子体中引入氮气能够有效地提高LA-ICP-MS分析的灵敏度;但是在使用S+H锥组合条件下,引入的氮气对LA-ICP-MS分析灵敏度没有提高。氮气诱导的灵敏度增强程度与元素氧化物解离键能呈正相关关系。在使用S+H锥组合时,引入的氮气(N₂=4 ml min^-1)可以使氧化物产率从31.5%降至1.8%。在使用S+X锥组合时,引入的氮气可以使氧化物产率从88.7%降至12.6%。在分别使用S+H和S+X锥组合条件下,引入的氮气可以使氢化物产率分别降低10和46倍。结果表明截取锥的几何形状是影响氮气增敏程度和多原子离子产率（氧化物和氢化物）降低的重要因素。此外,引入的氮气可以导致Zr/Rb比值升高,这一现象说明了氮气的引入可以减少ICP导致的元素分馏效应。由于缺少卤素原位分析标准物质,,在16μm低束斑单点剥蚀模式下对四种原位分析标准物质中低含量(0.248-11.2μg g^-1)的稀土元素进行分析用于验证S+X锥联用氮气对LA-ICP-MS的增敏效果,其测定结果与参考值完全吻合。（4）Niuatahi-Motutahi熔岩中卤素含量为俯冲流体对岛弧岩浆的改造提供了有力证据。流体循环是地球上物质迁移和元素循环过程中重要的组成部分,而俯冲过程是地球表层与地球内部物质交换的主要途径。在俯冲过程中,俯冲板片释放的大量的流体携带了大量的流体迁移性元素（如卤素）,与岩浆发生交代反应,从而改变岩浆的组成与性质,进而影响岩浆的演化过程。岛弧岩浆受到了强烈的俯冲流体交代作用,岛弧熔岩中卤素可以更好地刻画和限制俯冲流体对岛弧岩浆的贡献。本文利用敞口氟化氢铵消解法分析了Niuatahi-Matutahi海底熔岩（玄武岩、高钾的英安岩、低钾英安岩）的卤素特征,并结合已有的Tonga岛弧体系中不同构造背景下的玄武岩中卤素数据,对Tonga岛弧体系下俯冲流体循环进行初步探究。Niuatahi-Motutahi熔岩中氯、溴和碘的含量分别为1222-4510μg g^-1、3.64-13.55μg g^-1和0.085-0.349μg g^-1。其中全岩和熔体包裹体中氯含量大致相等,表明去气作用对Niuatahi-Motutahi熔岩中卤素影响较小。Niuatahi-Motutahi熔岩中卤素比值(Br/Cl:2.88-3.37×10^-3和I/Cl:47-126×10^-6)与MORB/OIB的卤素比值范围保持一致,证明Niuatahi-Motutahi熔岩未受到海水同化作用的影响。Niuatahi-Motutahi熔岩中Br/Cl、I/Cl比值不随Mg O含量而变化,说明在岛弧岩浆演化过程中不会造成卤素的分异,保留了岩浆源区的卤素特征。但岛弧岩浆中的I/Cl比值变化较大,主要受沉积物、蚀变洋壳中碘含量的变化的影响。与Tonga岛弧体系中不同构造背景下的岛弧玄武岩和弧后盆地玄武岩对比,Cl/Nb、Br/Nb和I/Nb与Ba/Nb存在很好的正相关关系,说明岛弧岩浆中卤素来源于俯冲过程中板片释放流体,并通过流体循环和岩浆对流作用于整个岛弧岩浆体系。但在Tonga岛弧体系中流体指示元素比值与卤素绝对含量的空间变化不一致,空间变化的复杂性可能与具体的构造环境有关。