金属同位素质谱中分析样品处理的基本原则与方法

二十年来,国内外相继建立了多种金属（铁铜锌镁钙锂钼硒汞铬镉矾钡钛等）同位素的分析方法。金属同位素分析中的样品处理包括两个过程：样品的消解和样品中待测元素的分离纯化。为了获得真实、准确的金属同位素数据,样品处理过程必须遵守两个基本原则：①不引入待测元素以及可能会对待测元素同位素分析产生干扰的元素;②待测元素不发生损失。金属同位素分析常用的样品消解方法是酸溶法（包括高压闷罐法和微波消解法）。待测元素的分离纯化主要使用离子交换分离法。相同的树脂可以用于不同元素的化学分离,同一种元素也可以使用不同的树脂进行化学分离。不同类型样品的基质差异较大,需要不同的流程对待测元素进行分离。研究人员可以通过改变前人的分离流程,包括改变树脂的用量、变换淋洗液或用量、增加分离步骤等方法来满足不同样品的分离要求。本文提出了金属同位素样品处理中需要注意的一些细节：①如果消解样品时使用了高氯酸,必须将高氯酸在高温下彻底去除,因为残余的高氯酸具有强氧化性会使后续化学分离中使用的离子交换树脂失效,影响分离效果;②同一体积的树脂放入不同内径的交换柱中,树脂柱越细越长,淋洗液流速越慢、洗脱时间越长,并且待测元素洗脱出来越滞后;③离子交换过程中,每次加入的试剂体积越小,淋洗出来的元素越集中,分离效果越好。     

遵义牛蹄塘组黑色岩系的硒同位素变化及其环境指示初探

西南早寒武纪牛蹄塘组是分布在中国南方扬子地台的一套黑色岩系,在区域上发育有典型富集多金属元素的硫化物矿化层.本研究选取遵义松林小竹牛蹄塘组下部富硒、钼、镍等元素的黑色岩系剖面,利用Se同位素初步探讨了该剖面岩石的沉积环境和Se的可能来源.     

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ε575Fe为-38.8～-13.1,石河庄黄铁矿的ε57Fe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.     

用于多接收器等离子体质谱测定的铁铜锌同位素标准溶液研制

近十来年铁铜锌同位素研究已经成为热门研究领域,铁铜锌同位素分析方法日趋成熟,但是铁铜锌同位素标准物质却十分匮乏。目前欧盟参考物质及测量研究所(IRMM)有1个铁同位素标准物质和1个锌同位素标准物质,前者售罄,后者价格昂贵;美国国家标准局(NIST)有1个铜同位素标准物质。为了适应我国铁铜锌同位素研究的发展,本文使用铁铜锌元素浓度标准溶液作为备选标准溶液研制了铁铜锌三个同位素标准溶液(CAGS-Fe、CAGS-Cu和CAGS-Zn)。三个备选标准溶液经过F检验均匀性良好;在38个月内δ56Fe、δ57Fe、δ65Cu、δ66Zn和δ68Zn值没有显著性变化,具有良好的稳定性;主要特性值的推荐值及95%置信水平的不确定度为:CAGS-Fe,δ56FeIRMM014(‰)=0.80±0.05,δ57FeIRMM014(‰)=1.20±0.10;CAGS-Cu,δ65CuIRMM976(‰)=0.57±0.06;CAGS-Zn,δ66ZnIRMM3702(‰)=-0.77±0.10,δ68ZnIRMM3702(‰)=-1.55±0.13。本文研制的标准溶液可用于多接收器等离子体质谱仪测定铁铜锌同位素时的仪器校正和质谱分析过程监控,对于不同实验室的测试数据对比具有重要意义。     

用多接收电感锅合等离子体质谱仪(MC-ICPMS）测定Cu同位素

用多接收电感藕合等离子体质谱仪（MC- ICPMS)测定了Cu同位素，实验研究中MC-ICPMS测定铜同位素组成的仪器质量歧视和同位素分馏校正采用SSB方法（Sample-Standard-Bracketing）。本研究主要包括①干扰的评估：同质异位素的影响与浓度效应；②ε65Cu测定的重现性。     

生物过程中的铁同位素地球化学行为及应用

铁是生物必需的营养元素,并且生物圈与岩石圈、水圈、大气圈密切联系。因此,了解生物过程的铁同位素地球化学行为,对于示踪铁元素在生物圈内部体系的迁移和循环,以及运用铁同位素示踪生物圈和岩石圈、水圈之间的相互作用都具有重要意义。本文对不同生物体的铁同位素组成特征以及不同生物过程的铁同位素地球化学行为进行了总结。结果表明,生物倾向于优先吸收铁的轻同位素,而且在食物链中随着级别的升高,这种情况越明显。生物诱发过程(包括异化铁还原作用和细菌氧化作用)中,铁只是提供或接受电子,并没有真正进入生物细胞体内,这些过程所产生的铁同位素分馏值和无生物参与氧化还原过程产生的铁同位素分馏值相同。生物(包括微生物、植物、动物和人)吸收过程中,铁进入生物体细胞内,这些过程的铁同位素分馏主要受氧化还原作用所控制。铁同位素在生物学、医学等领域具有很大的应用潜力,有可能会成为这些领域新的示踪工具。     

内蒙古腮林忽洞群含铁燧石团块和微晶丘的成因及构造环境指示意义

内蒙古腮林忽洞群地层中发育含铁燧石团块和微晶丘。本文报道了它们的地质特征及铁同位素、稀土元素地球化学特征,并探讨了它们的成因及构造环境指示意义。燧石一般呈团块状、脉状发育于腮林忽洞群碳酸盐地层中。燧石中发育铁质丝状体,由非晶质的铁(氢)氧化物(赤铁矿和针铁矿)组成,具有丝状、网状形态特征,类似于现代海底热液Fe-Si产物。燧石的铁同位素组成δ56 Fe为-0.71‰~-0.25‰,与海底热液铁同位素组成(δ56Fe为-0.7‰~-0.1‰)一致。燧石的页岩(PAAS)标准化的稀土配分模式具有Eu正异常,La、Y正异常,显示海水和热液混合的稀土配分特点。这些特征表明含铁燧石为海底热液活动产物。腮林忽洞微晶丘成分主要为白云岩,铁同位素组成比该区域正常沉积碳酸盐岩要轻,与含铁燧石及海底热液的铁同位素组成相似;稀土配分模式与燧石一致,显示海水和热液混合的稀土配分特点。表明该微晶丘的形成可能与海底热液活动有关。腮林忽洞群含铁燧石团块、微晶丘的发育以及前人报道的震积岩、滑塌岩的发育表明腮林忽洞群沉积过程中可能处于拉张的构造背景,海底热液活动活跃。由于腮林忽洞群的沉积时代很可能为中元古代,腮林忽洞群的海底热液活动有可能是整个华北地区中元古代(1.3~14Ga)拉张构造背景的一个响应。     

独居石微粒微区成分分布的研究

采用电子探针(EPMA)分析研究了花岗岩、伟晶岩 和热液交 代等三种不同成因的独居石微粒微区成分分布的特征。分析数据表明,花岗岩和花岗伟晶岩 成因的独居石微粒中La和Ce的含量低, 而Sm、Gd、Y、Th的含量明显较高。热液交代成因的 独居石微粒中,La、Ce的含量高,而Gd、Th、Y的含量明显较低。根据微区剖面(0.18mm)元 素分布曲线,指出了La、Ce、Nd、P、Th、Si、Ca和U等元素表现出8～10个微环带成分不均匀分布的特点,并认为成矿溶液的地质环境、温压和微量元素含量变化是不均匀分布的主要 原因。