铁同位素的MC-ICP-MS测定方法与地质标准物质的铁同位素组成

详细报道了在低分辨和高分辨模式下运用MC-ICP-MS进行Fe同位素比值高精度测试的方法,对Fe同位素测定过程中谱峰干扰、基质效应、浓度效应、仪器测试的长期重现性等问题进行了评估,并对两种运行模式的测试结果进行了对比。在95%的可信度范围内,所建方法的外部精度优于0.5ε/amu,达到国际同类实验室的先进水平,并且低分辨和高分辨两种模式下获得的Fe同位素测试结果是一致的。在此基础上对国家地质标准物质GBW 07105(玄武岩)和GBW 07111(花岗闪长岩)进行了Fe同位素测定。相对于Fe同位素国际标样IRMM-014,GBW 07105的Fe同位素成分为:ε57Fe=1.9±0.3(2σ),ε56Fe=1.3±0.2(2σ),ε57/56Fe=0.6±0.1(2σ);GBW 07111的Fe同位素成分为:ε57Fe=1.8±0.4(2σ),ε56Fe=1.2±0.2(2σ),ε57/56Fe=0.6±0.1(2σ)。

广西新元古代BIF的铁同位素特征及其地质意义

通过分析广西三江地区新元古代条带状含铁建造的Fe同位素和主量元素组成,对海水的氧化还原状态提供了制约,为富禄期的地球处于间冰期提供了证据。相对于标准物质IRMM-014,新元古代含铁建造不同条带全岩样品的δ57Fe值变化范围1.60‰～2.20‰,平均值为1.85‰,表明BIF样品富集铁的重同位素。条带状含铁建造主要由Fe2O3和SiO2组成,但却具有较高的Al2O3含量。这表明条带状含铁建造样品不是纯净的化学沉积物,而是具有一定的碎屑物质输入。碎屑输入量的不同引起深色和浅色条带之间铁同位素组成存在着0.4‰的差别。剔除碎屑的影响,新元古代BIF从海水中沉淀的赤铁矿δ57Fe的平均值在2‰左右,略高于太古代条带状铁建造的Fe同位素组成,这表明当时海水的氧逸度可能比太古代还低。这说明在富禄期绝大部分海洋仍旧被冰盖覆盖,只在局部出现融化。因此,富禄期的地球可能出于冰期的相对温暖阶段,而不是间冰期。

地质样品铜、铁、锌同位素标准物质的研制

合适的标准物质是进行同位素准确分析的基础和关键,本文介绍了基于地质样品的铜、铁、锌同位素分析标准参考物质的研制过程。所研制的标准物质为CAGSR-1,用于该标准物质研制的原始样品为玄武质组分的岩石成分分析国家标准物质GBW07105。按照国家一级标准的要求,对该标准物质进行了严格的均一性、稳定性检验和同位素定值分析。标准物质CAGSR-1的主要特性量值δ65Cu、δ56Fe、δ66Zn的推荐值及95%置信水平的不确定度为:δ65CuSRM976(‰)=0.10±0.02、δ56FeIRMM014(‰)=0.12±0.02、δ66ZnRomil(‰)=7.45±0.01。该标准物质可用于地质与环境样品铜、铁、锌同位素测定中化学流程评价和验证、质谱仪的校正及整个过程的分析质量控制。

早前寒武纪硫铁矿矿床Fe同位素特征及其地质意义——以山东石河庄和河北大川为例

报道了山东石河庄和河北大川地区前寒武纪层状硫化物矿床中黄铁矿单矿物的Fe同位素组成。相对于标准物质IRMM-014,大川黄铁矿的ε57Fe为-38.8^-13.1,石河庄黄铁矿的5ε7Fe为-39.4^-15.1,表明形成这两个层状硫化物矿床的新元古代海水富集Fe的轻同位素。世界不同地区新太古代黑色页岩中的黄铁矿的Fe同位素组成与华北两个硫铁矿矿床的Fe同位素特征基本一致,暗示新太古代海洋富集Fe的轻同位素可能是全球现象。导致早前寒武纪海洋富集Fe轻同位素的原因是海水中大量的Fe被氧化形成了富集Fe重同位素的磁铁矿和赤铁矿。

钼的稳定同位素体系及其地质应用

近年来多接收杯电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）的广泛应用，大大提高了Mo同位素分析方法的精度和效率，使Mo同位素地球化学成为当前地学研究领域中的一个前沿方向。本文综述了Mo稳定同位素的最新研究进展及其地质应用。自然界中的Mo同位素（δ^98／^95 Mo）的一般变化范围是-1．35‰～2．60‰。Mo同位素分馏在充氧环境下取决于Mn氧化物的吸附或共沉淀，贫氧-缺氧环境下受控于水溶液中的[H2S]。沉积物中的Mo同位素既能指示古沉积环境的氧化还原条件，也能够指示与之相关的古海洋地理环境，因此，Mo同位素是了解局域至区域沉积环境的氧化还原条件、硫和碳地球化学循环及古海洋化学演化等的强有力工具。随着其分馏机理的进一步阐明和应用范围的拓展，Mo同位素将在地球与环境科学研究中得到广泛的应用。

多接收器等离子体质谱（MC-ICP-MS）Pb同位素高精度研究

多接收器等离子体质谱是近年发展起来的高精度同位素分析手段之一，通过用等离子体质谱测量Pb国际标准物质NBS981和NBS982，显示出多接收器等离子体质谱分析Pb同位素的优势。利用^205T1／^203T1进行作为内标，可以实现Pb同位素的质量分馏校正，极大地提高了Pb同位素分析的重现性。相比较热电离质谱，该方法精度更高，样品的用量更少，测试时间更短，多接收器等离子体质谱测定Pb同位素技术有良好的应用前景。

多接收器等离子体质谱(MC-ICP-MS)测定Mg同位素方法研究

采用“样品-标准”交叉技术,以纯Mg试剂、水样和矿物岩石样品作为实验材料,尝试建立高精度多接收器等离子体质谱（MC-ICP-MS）测定Mg同位素方法。应用质谱仪上窄的进样狭缝,将来自Ar载气、空气和酸中的C2^＋、C2H^＋、C2H2^＋、CN^＋、NaH^＋等分子对Mg同位素的影响减至最小。当标准Mg浓度为3×10^-6时,保持样品与标准的浓度比在0.5-2之间,对Mg同位素比值测量没有影响。大量实验表明,不同基质的行为各异：Na、Fe和Al的基质效应使δ25Mg和δ26Mg偏负;Ca的基质效应使δ25Mg和δ26Mg偏正;Cr的基质效应使δ25Mg和δ26Mg波动。控制[元素]/[Mg]的浓度比在0.05范围内,可以忽略同质异位素的干扰和基质效应。通过对本实验室的两个工作标准CAGS1-Mg和CAGS2-Mg的长期测量,估计出Mg同位素测量的外精度（2SD）对于δ26Mg可达0.180‰,对于δ25Mg可达0.090‰。在25Mg/24Mg对26Mg/24Mg的同位素比值图上,所有样品的Mg同位素值都落在斜率约0.5的质量分馏线上,意味着建立的MC-ICP-MS测定Mg同位素方法既精确又无干扰。相对于DSM3国际标准,样品的Mg同位素组成大致变化范围是δ26Mg值为2.790‰,δ25Mg值为1.282‰。其中,CAGS1-Mg的δ26Mg值最大,为0.399‰,来自新疆喀纳斯湖水的δ26Mg值最小,为-2.091‰。

西藏东南部察隅地区德玛拉岩群的同位素年代学研究及其意义

青藏高原冈底斯地块东南部的德玛拉岩群为一套角闪岩相变质岩系,一直被认为是前寒武纪变质基底,但并没有可靠的年代学证据。论文对采自其中的黑云角闪片岩和黑云母石英片岩进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb定年和黑云母39Ar-40Ar定年,测试表明,黑云角闪片岩原岩锆石U-Pb年龄为217.1Ma,由黑云母39Ar-40Ar获得的变质年龄为22.3Ma,黑云母石英片岩中碎屑锆石主要为岩浆成因,年龄范围主要集中在520～600Ma和900～1100Ma,黑云母39Ar-40Ar变质年龄为16.3Ma和22.3Ma。上述结果虽不能完全否定西藏东南部察隅地区前寒武纪基底变质岩系的存在,但至少说明现今的德玛拉岩群中还包含有遭受中生代岩浆侵入的古生代沉积岩,它们在新生代经历了变质和岩浆作用的再造,是一套变质杂岩。

多接收等离子质谱（MC-ICP-MS）测定Mg同位素初步研究

常量元素Mg的同位素比值，应用在地球化学上有重要意义。笔者采用“样品-标准”交叉技术，以国际标准SRM980、Aldrich、Rornil和实验室标准GSB作为实验材料，探讨浓度和基质效应影响，尝试建立高精度多接收等离子质谱（MG-ICP-MS）测定Mg同位素方法。相对于国际标准物质SRM980，本研究测得的国际标准物质Aldrich的δ^26Mg和δ^25Mg值分别为（2．64±0．15）‰（2σ）和（1．34±0．09）‰（2σ）；Romil的δ^26Mg和δ^25Mg值分别为（2．46±0．15）‰（2σ）和（1．27±0．08）‰（2σ）；国土资源部同位素地质重点实验室的实验室标准GSB的δ^26Mg和δ^26Mg值分别为（4．05±0．03）‰（2σ）和（2．05±0．03）‰（2σ）。

Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用及进展

在总结不同地质储库中Fe同位素分布特征的基础上,对Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用进行了较为系统的评述。根据对华北新生代地幔包体Fe同位素研究最新进展和国际上已发表的有关数据,总结了Fe同位素在地幔包体全岩及单矿物中的分布特征,进一步确认了Fe同位素不均一性在地幔中的存在,探讨了导致这种不均一性的可能机理,指出了Fe同位素在示踪地幔交代、部分熔融和氧逸度演化方面的潜力。

MC-ICP-MS测定积累植物中Cu、Zn同位素的化学分离方法研究

多接收器等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)高精度同位素组成的准确测定,依赖于对样品中待测元素的分离纯化。本研究比较了两种溶样方法对有机样品积累植物海州香薷的消解效果,检测了AGMP-1阴离子交换树脂对样品中Cu、Zn的分离效果,并测定了样品中的Cu、Zn同位素组成。结果表明:①两种不同溶样方法均能有效地破坏积累植物海州香薷样品中的有机质;②AGMP-1树脂能有效分离纯化植物中的Cu、Zn,经过AGMP-1树脂一次交换分离和二次交换分离的植物根样品的Cu接收液基体元素的去除基本没有差别,经过一次交换分离的Zn溶液,基体元素也基本除去,可以用于MC-ICP-MS对Cu、Zn同位素组成高精度的测定;③Cu、Zn同位素组成测定误差不大于仪器的长期重现性,表明样品的化学处理过程、各离子交换树脂柱分离交换过程和仪器测试过程均有很好的重现性,符合样品测定的要求。

干法灰化和湿法消解植物样品的铜锌铁同位素测定对比研究

测定有机样品中元素含量和同位素时,处理样品常用的方法有干灰化法和湿法两种。目前,测定样品中Cu、Zn、Fe同位素时,多采用湿法处理样品。相对于湿法处理样品,干灰化法溶样迅速、耗酸量少,适合处理大量样品,但高温灼烧过程可能会导致样品中Cu、Zn、Fe同位素的分馏。本研究利用海州香薷植株,以湿法为基础,对干灰化法和湿法处理植物样品的Cu、Zn、Fe同位素组成进行了对比研究,结果如下,在所用实验条件下:1)对于海州香薷的根样品,干灰化法不会导致样品中Cu、Zn、Fe同位素的分馏;2)对于海州香薷的茎样品,灰化法不会导致样品中Cu、Zn同位素的分馏,但会导致Fe同位素的分馏;3)对于海州香薷的叶样品,干灰化法会导致Cu、Fe同位素的分馏,但对样品中Zn同位素没有明显的影响。因此,测定植物样品中Cu、Zn、Fe同位素时,需要根据所测样品和元素的特性,对干法灰化的实用性进行审慎评估。研究结果也表明了干灰化过程中,Cu、Zn、Fe同位素分馏效应不同,表明挥发组分中元素的流失是导致同位素分馏的一个因素,但全样和挥发组分中元素同位素组成的差别及元素损失的相对量影响了干灰化过程导致的同位素分馏程度。

铜陵矿集区冬瓜山矿床斑岩-矽卡岩型矿床成矿作用过程中的Cu同位素地球化学行为初步研究

本文报道了长江中下游铜陵矿集区内冬瓜山斑岩-矽卡岩型Cu-Au矿床中硫化物、石英闪长岩体和赋矿围岩的Cu同位素组成特征.其中,硫化物的δ^65 Cu变化范围为-0.54‰～0.95‰,变化范围较大,达1.5‰,表明高温成矿体系下铜同位素发生分馏,铜同位素具有示踪高温成矿作用过程的潜力.不同空间位置的黄铜矿的铜同位素组成呈现出空间分带特征,表现为从岩体和斑岩型矿体→近岩体矽卡岩→矽卡岩型矿体,随着远离岩体,黄铜矿的铜同位素组成逐渐变重.导致斑岩-矽卡岩型矿床铜同位素出现空间分带的主要原因是矿化过程中铜同位素发生分馏.并且,对于冬瓜山矿床来讲,导致铜同位素组成空间分带的分馏不是发生在Cu在气-液两相之间分配的过程中,而是发生在硫化物从流体中沉淀出来的过程中.在硫化物的沉淀过程中,铜的重同位素优先在流体中富集,轻同位素在沉淀中富集,随着流体向外迁移,硫化物沉淀的进行,残余热液流体会逐渐富集铜的重同位素.硫化物的铜同位素组成可以用来反演和指示成矿流体的迁移方向.

多接收器等离子体质谱仪Zn同位素测定方法研究

该研究建立了Zn同位素比值的MC-ICPMS高精度测定方法。研究内容包括：对干扰信号、介质影响、基质效应和仪器稳定性的评估等方面。重复性测定中，^66Zn／^64Zn、^67Zn／^64Zn、^68Zn／^64Zn外精度分别为0．1‰（2SD）、0．23‰（2SD）、0．22‰（2SD），达到国际先进水准。

安徽姑山矿浆型铁矿床Fe同位素初步研究

文章报道了宁芜矿集区内姑山矿浆型铁矿床中的铁氧化物、辉石闪长玢岩和赋矿围岩的Fe同位素组成,其δ57Fe的总体分布范围为-0.05‰～0.79‰.结果显示,姑山铁矿床的铁氧化物赤铁矿和镜铁矿均比硅酸盐岩浆结晶产物（辉石闪长岩）富集重的Fe同位素,并且硅酸盐岩浆的Fe同位素组成比已报道的火山岩的平均Fe同位素组成更富集轻的Fe同位素,表明在岩浆不混溶的过程中Fe同位素发生了分馏,富铁熔体相对富集重的Fe同位素,而硅酸盐熔体相对富集轻的Fe同位素;相对于赋矿地层（黄马青组石英砂岩）和辉石闪长玢岩,赤铁矿和镜铁矿更富集重的Fe同位素,围岩地层和闪长岩岩体则富集轻的Fe同位素.因此,姑山铁矿床的铁质不大可能来自于地层或闪长玢岩岩体,而主要来源于深部岩浆房.

Mg同位素标准参考物质SRM980的同位素不均一性研究

SRM980是由美国标准物质与技术研究所研制的Mg同位素标准参考物质。运用MC-ICPMS Mg高精度测试方法．对该参考物质中的Mg同位素成分是否均一性进行了研究。在所测定的5片SRM980镁金属碎片的同位素成分存在明显的不均一性，其最大差异为：δ^25Mg为1．08，δ^26Mg为2．12，是该实验室Mg同位素测定外部精度的一个数量级以上。

用于多接收器等离子质谱Mg同位素测定的分离方法研究

利用多接收器等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)进行同位素组成的准确测定,必须首先对待测样品中元素进行分离纯化。目前,用于分离Mg的主要方法为阳离子树脂交换方法。然而,利用阳离子树脂不能有效除去Mg接收液中的Fe、Al,而溶液中Fe、Al会明显干扰样品中Mg同位素组成的测定。本研究结合离子交换法和共沉淀法,探讨了针对不同种类样品的Mg分离纯化方法,分离提取了实际样品中Mg并进行了同位素组成的测定。实验结果显示:①对于m(Fe)/m(Mg)≤0.1、m(Al)/m(Mg)≤0.2、m(Na)/m(Mg)≤1的样品,经过AG50 W-X12树脂一次交换分离,即可用于Mg同位素组成的测定;②对于m(Fe)/m(Mg)≤0.1、m(Al)/m(Mg)≤0.2、m(Na)/m(Mg)>1的样品,利用AG50 W-X12树脂二次交换分离,可以满足MC-ICP-MS对Mg同位素测定的要求;③对于含有m(Fe)/m(Mg)>0.1、m(Al)/m(Mg)>0.2、m(Na)/m(Mg)≤1的样品,可先利用稀释50倍的稀氨水沉淀除去样品中的Fe、Al后,再经过AG50 W-X12树脂一次交换分离,可以满足MC-ICP-MS对Mg同位素测定的要求;④对于含有m(Fe)/m(Mg)>0.1、m(Al)/m(Mg)>0.2、m(Na)/m(Mg)>1的样品,可先利用稀释50倍的稀氨水滴定沉淀除去样品中的Fe、Al后,再经过AG50 W-X12树脂二次交换分离,可以满足MC-ICP-MS对Mg同位素测定的要求;⑤运用所建立方法对海水和地幔样品进行了Mg的分离和同位素组成的测定,其中,青岛附近海水的同位素组成为:δ25MgDSM3=-0.43‰,δ26MgDSM3=-0.84‰;葫芦岛附近海水的同位素组成为:δ25MgDSM3=-0.44‰,δ26MgDSM3=-0.85‰。

白云鄂博多金属矿床铁同位素初步研究

白云鄂博铌铁稀土矿床是世界闻名的巨型多金属矿床。自20世纪50年代起,我国对白云鄂博矿床组织过多次综合研究,取得了极其丰富的资料,但是由于成矿地质作用复杂,其成因仍然是一个争论激烈的问题。争论的焦点主要集中在赋矿围岩——H8白云岩的成因问题及成矿物质REE、Nb、Fe等的来源问题。对于成矿物质的来源问题,REE。

Mg同位素应用研究进展

Mg是地球常量元素,几乎参与了地球上的所有地球化学过程;Mg也是陨石的重要元素,是构成陨石26Al-26Mg年代学的一部分。多接收器等离子体质谱(MC-ICP-MS)高精度测定Mg同位素技术的发展,使Mg同位素成为地球化学、宇宙化学和医学等方面研究的新工具。已取得的成果显示,Mg同位素在陨石难熔包体的形成年龄、古环境重建和人体的食物Mg吸收率等方面很有应用前途。

北京市大气颗粒物分级样品的铅同位素丰度比测量与来源研究

报道了北京市2004年夏、冬季分级采样样品的化学组成和铅同位素丰度比数据,并对铅来源进行了分析。采用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术分析了24个无机元素浓度,同时用多接收器电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）技术测定铅同位素丰度比。结果表明：细颗粒（PM2.5）中的铅含量明显高于粗颗粒（PM10~2.5）,可吸入颗粒物（PM10）中80%以上的铅存在细颗粒。细颗粒的206Pb/207Pb比值处于1.140~1.156的范围;粗颗粒的206Pb/207Pb比值处于1.127~1.148的范围,总体上低于细颗粒。北京市大气铅来源复杂、多样,有2个或3个以上,主要来源除了燃煤排放还有涉铅有色冶金排放。基于前期工作积累的较多样品测量数据,燃煤排放的206Pb/207Pb代表性比值为1.163 3;涉铅有色冶金排放源的数据较少,初步判断处于1.11~1.15之间,中值为1.13。夏季、冬季细颗粒中燃煤源贡献率分别为0.51和0.59;涉铅有色冶金源的贡献率分别为0.49和0.41。北京市大气铅污染同时具有当地排放和区域性排放的贡献和特征。