若干金属稳定同位素体系的研究进展:以中国科大实验室为例

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的应用,引发了金属稳定同位素分析技术的重大突破,使得高精度测定众多金属元素的稳定同位素组成成为可能,金属稳定同位素地球化学因此成为最近二十年来国际上最激动人心、发展最迅速的地球科学新兴领域。本文以中国科技大学金属稳定同位素实验室近年来在Mg、Si、Ca、V、Zn、Cu、Ba等体系的研究进展为例,说明该领域的工作方法、重要问题和发展趋势。金属稳定同位素地球化学的主要功能是示踪物质迁移和地质过程。首先,要根据MC-ICP-MS的特点,建立高精度的分析方法。其次,要研究同位素示踪的基本原理,包括测定地球主要储库的同位素组成,掌握同位素分馏机理。最后,在前两项工作的基础上,针对重要的地质问题开展应用。可以预见,金属稳定同位素地球化学有良好的发展前景,在地球科学乃至其他学科都有广泛的交叉和应用。     

我国同位素地质学研究的现状和展望——第四届全国同位素地质年代学、同位素地球化学学术讨论会印象

1989年11月30日至12月4日第四届全国同位素地质年代学、同位素地球化学学术讨论会在杭州召开。参加会议代表近300人,大会和分组会上宣读学术论文240篇,还组织了几次专题讨论和座谈会。会议为我们了解国内同位素地质研究的现状和发展趋势提供了良好的机会。从讨论会情况表明,我国的同位素地质工作近年来有了较大的发展。现有同位素地质实验室已达60多个,工作人员超过600人,拥有先进质谱计达50多台,建立了十多个超净实验室和上百个同位素制样装置。运用已有的实验条件,我国在同位素测试方法、基本理论和地质应用方面均取得了明显进展。     

特约主编致读者

<正>非传统稳定同位素是当前国际地球化学研究的前沿和热点领域,它有可能为地球科学的各个重要领域,如地质成矿过程、壳幔物质循环、古环境研究、生物圈对岩石圈的作用、天体地球化学等等提供新的示踪手段,具有重要的潜在应用价值。最近几年来,国内许多高校和研究所已经购进、安装了多道等离子体质谱仪,并相继开展了多种非传统稳定同位素的方法建设和应用研究,部分方法的测试精度已达到国际最好实验室水准。但是总体上,我国非传统同位素的实验水     

特约主编致读者

正分析仪器和技术的进步可以推动科学研究的巨大突破。自从多接收等离子体质谱仪(MC-ICPMS)和新一代热电离质谱仪(TRITON)得到广泛应用以来,人们可以对元素周期表中大量的稳定同位素体系进行精确测量。有别于传统的H、C、N、O、S等可以用气体质谱仪测量的同位素,这些新的同位素被称为非传统稳定同位素,又因为它们大多是金属元素(除了Si、Se和Te),也被称为金属稳定同位素。非传统稳定同位素地球化学是20世纪以来地球化学领域最具活力的方向,为研究重大地球科学问题带来了全新的视野和手段,是地球化学学科发展的一次战略机遇。国际上该领域发展很快,竞争激烈,成果倍出;我国开展相关研究的科研机构越来越多,学术影响力也越来越大。     

铁矿同位素地质学术讨论会

为交流铁矿地质工作中开展同位素地质研究的经验,1978年6月29日至7月5日,由桂林冶金地质研究所发起,在桂林市召开了“铁矿同位素地质学术讨论会”。参加这次会议的有中国科学院、国家地质总局、冶金部、二机部系统和有关院校的20个同位素地质研究室(实验室),以及部分省(区)冶金地质研究所的代表共68人。会上交流了21篇研究论文,还举行了各种专题讨论和报告会,就我国同位素地质的研究现状、存在的问题以及赶超世界先进水平等问题,     

元素分析-同位素比值质谱法测量海洋沉积物中有机碳和氮稳定同位素组成的实验室间比对研究

海洋沉积物中有机碳、氮稳定同位素(δ~(13)C、δ~(15)N)作为一种有效指标,可对不同地质时期空气、温度、降水等参数的变化进行标记。元素分析-同位素比值质谱法是一种测量海洋沉积物有机碳、氮稳定同位素组成的合理、有效的方法。目前我国有诸多实验室使用元素分析仪(EA)与稳定同位素比值质谱仪(IRMS)联用的方法对沉积物中的有机碳、氮稳定同位素进行测试。各实验室之间测试技术及数据稳定性缺少比对依据,测试结果缺乏有效的溯源,使用过程中缺乏规范和统一。本文选取了我国2018年研制的三个国家一级海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质(GBW04701、GBW04702、GBW04703)及两个国际标准物质(EMA-B2152、EMA-B2151),在我国十家实验室对EA-IRMS在线技术测试方法进行实验室间的测量比对实验,以验证方法的稳定性、精密度和准确度。测试结果表明:各家协作实验室的数据准确、稳定,方法的重复性和再现性良好,测得的δ~(13)C和δ~(15)N精密度分别好于0.10‰、0.14‰。通过比对研究,同时证明了EA-IRMS在线技术适用于海洋沉积物中的有机碳、氮稳定同位素的测定,初步建立了一套适合海洋沉积物样品分析的方法。     

同位素地球化学委员会一九八三年的学术活动概况

在中国矿物岩石地球化学学会的直接领导和支持下,本专业委员会按学会审核批准的年度活动计划分别开展了小型多样的学术活动。现综合报告如下: 1.稳定同位素地球化学基础理论讲习班。一九八三年一月十五日至二月四日,稳定同位素地球化学专业小组在北京大学地质系举办了这一期讲习班。有三十多个单位派出了从事该     

全国氢氧同位素实验技术经验交流会在北京召开

由地质矿产部矿床地质研究所主办的全国氢、氧同位素实验技术经验交流会于1983年11月28日至12月4日在北京召开。这次会议是根据地球化学委员会稳定同位素专业组1983年年度学术活动计划安排举行的,有41个单位的91名代表出席了这次会议。近几年来,我国氢氧同位素地球化学研究工作获得了较大的发展,新建了一批实验室,培养了一批专门研究人材,研究范围已扩大到金属矿床地质、石油地质、海洋地质、水文地     

全国稳定同位素地球化学学术讨论会纪要

全国稳定同位素地球化学学术讨论会纪要全国稳定同位素地球化学学术讨论会于１９９５年９月２０～２４日在山东青岛市举行。会议由中国地质学会同位素地质专业委员会和中国矿物岩石地球化学学会同位素地球化学专业委员会共同举办，地质矿产部同位素地质开放研究实验室和国...     

稳定同位素地球化学基础理论讲习班在京举行

受中国矿物岩石地球化学学会同位素地球化学委员会的委托,北京大学地质系于一九八三年元月十五日至二月四日举办了“稳定同位素地球化学基础理论学习班。参加学习的有国内三十余个单位的从事稳定同位素地球化学研究的科研人员四十余人。山东海洋学院、地质科学院及北京大学地质系的部分研究生也参加了学习班。北京大学地质系     

第三届全国同位素地球化学学术讨论会在宜昌召开

1986年10月19—25日,中国矿物岩石地球化学学会同位素地球化学委员会在湖北宜昌召开了第三届全国同位素地球化学学术讨论会。有300人出席了会议,就391篇论文进行了学术交流。从会议情况看,在上一届大会以来的四年间,我国的同位素地质地球化学研究又获得了长足的进步。首先,在同位素实验室建     

V和Ba同位素分析方法综述

随着多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的应用,金属稳定同位素的分析方法不断得到改善和突破,这使得金属稳定同位素地球化学成为国际上新兴的地球科学方向。本文以V和Ba同位素为代表,详述了这两个体系近年来分析方法的进展。重点介绍了中国科学技术大学金属稳定同位素实验室建立的高精度的V同位素分析方法[δ~(51)VAA的长期外部测量精度好于±0.1‰(2SD)],以及将SRM3104a作为基准标样的Ba同位素分析方法[δ~(137/134)Ba_(SRM3104a)长期外部测量精度优于±0.05‰(2SD)]。     

氢氧同位素在矿床研究中的应用

近年来稳定同位素已广泛应用于地质科学研究中,特别是在经济领域内的作用倍受重视。目前世界上有上百个实验室从事这方面的工作,涉及面很广。主要是用稳定同位素研究地质体中的地质温度、成岩成矿条件、找矿评价,以及生物地球化学、海洋学、冰川学、水文学、古地理古气候环境科学和宇宙学等方面的有关问题。在我国,稳定同位素的研究是从     

激光探针稳定同位素分析技术的现状及发展前景

微区分析是同位素测试发展的重要方向。激光探针微区稳定同位素分析方法是同位素微区分析的重要手段。激光探针微区稳定同位素研究始于 2 0世纪 80年代 ,开始时主要集中于轻元素的稳定同位素研究。目前它已广泛用于碳酸盐碳、氧同位素 ,硫化物硫同位素 ,硅酸盐氧、硅同位素和氮同位素研究。近年来 ,多接收等离子质谱分析技术在重金属元素 (如铁、铜、锌、钼等 )的同位素分析方面取得迅速发展。因而 ,重金属元素的微区稳定同位素研究又成为当前的热点。文中对轻元素和重元素的激光探针微区稳定同位素分析的制样装置与设备 ,各种相关分析技术 ,以及在矿物、岩石与矿石研究中的应用现状进行了介绍。对激光探针微区稳定同位素分析技术的发展前景做了讨论。     

银同位素地球化学综述

银(Ag)是生活中常见的贵金属元素.Ag有2个稳定同位素107Ag和109Ag.随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的应用,国内外对银同位素体系开展了一系列研究.Ag在矿床中常与Au元素共生,且Pd-Ag同位素体系可作为早期太阳系演化计时器,因此在天体化学、环境科学、矿床地球化学等领域都具有广泛应用....     

国土资源部同位素地质重点实验室

1历史沿革国土资源部同位素地质重点实验室,由中国地质科学院地质研究所和矿产资源研究所共建而成,该实验室的前身为中国地质科学院同位素地质实验室,成立于1958年,是国内最早建立的同位素地质实验室之一。1990年成为原地质矿产部同位素地质开放实验室,2003年改称为国土资源部同位素地质重点实验室。     

激光同位素光谱法测量水中氢氧同位素组成的实验室间比对研究

激光同位素光谱分析方法是近些年使用较广泛的一种便捷、快速的测试稳定同位素组成的技术,能同时分析出水中δD、δ~(18)O同位素组成,因其操作简单,检测效率高,体积小,野外现场测试携带方便,迅速在环境、地质、生态和能源等领域得到广泛应用,但是该测试分析方法尚没有相应的国家标准,测试结果得不到有效的溯源,在使用过程中缺乏规范和统一。为此,本文通过在全国范围内12家实验室选取8个比对水样(δD值在-189.1‰~-0.4‰内,δ~(18)O值在-24.52‰~0.32‰内),利用激光同位素光谱法测试比对D/H和18O/16O值,探讨激光同位素光谱仪分析水中δD、δ~(18)O值的准确度和精密度。测试结果表明:各个协作实验室数据准确、稳定,方法的重复性和再现性良好;激光光谱法测定的δD精密度为0.4‰(1σ),δ~(18)O精密度为0.05‰(1σ),与传统稳定同位素质谱的精度几乎一致,因此适用于常规水样中δD、δ~(18)O测定,可以开展野外在线实时检测水中氢氧同位素组成。本研究为开展制定激光同位素光谱法测定环境液态水中δD、δ~(18)O同位素组成标准方法的工作推广和应用提供了参考。     

特约主编致读者

分析仪器和技术的进步可以推动科学研究的巨大突破。自从多接收等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）和新一代热电离质谱仪（TRITON）得到广泛应用以来,人们可以对元素周期表中大量的稳定同位素体系进行精确测量。有别于传统的H、C、N、O、S等可以用气体质谱仪测量的同位素,这些新的同位素被称为非传统稳定同位素,又因为它们大多是金属元素（除了Si、Se和Te）,也被称为金属稳定同位素。非传统稳定同位素地球化学是20世纪以来地球化学领域最具活力的方向,为研究重大地球科学问题带来了全新的视野和手段,是地球化学学科发展的一次战略机遇。国际上该领域发展很快,竞争激烈,成果倍出;我国开展相关研究的科研机构越来越多,学术影响力也越来越大。 我们和《地学前缘》编辑部一起,邀请专家撰写了《非传统稳定同位素：分析方法、示踪机理和主要应用》专辑,希望进一步介绍相关领域的进展。该专辑包括8篇论文,对非传统稳定同位素的分析方法、分馏机理和重要应用进行了较全面的总结。 分析方法和分馏机理是开展非传统稳定同位素研究的前提。白江昊等总结了非传统稳定同位素的分析方法。该文以钙同位素分析为代表,阐述了溶液法和热电离质谱仪的分析要点。李银川等综述了硼同位素研究最新的进展。硼是一种中等挥发性元素,具有11B和10B两个稳定同位素。硼在自然界主要与氧键合形成三配位(BO3)和四配位(BO4)结构,因而硼同位素分馏主要受控于二者之间的配分。随着硼同位素分馏机理研究的深入以及地质储库硼同位素端员特征的完善,矿物和流体包裹体的硼同位素地球化学指标可用来灵敏示踪成矿物质来源、探究成矿作用与成因模式。 挥发性元素对于研究流体作用和地球行星演化有重要意义。氯是一种挥发性元素,具有强烈的亲水性。刘茜等介绍了氯在各个地质储库的特征、稳定氯同位素分馏的控制因素以及氯同位素的地质应用三大方面的研究进展,概述了蒸发岩、海水、岩浆岩、沉积物、变质岩、地幔等地球主要储库中的氯同位素组成存在的差异。周秋石和王瑞介绍了氯同位素的主要地质储库分布、各种测试方法、实验分馏机制,特别强调了在地球科学和地外行星演化研究中的应用。文章对磷灰石氯同位素在岩浆热液体系和月球urKREEP岩浆研究中的应用做了概述,对近年来受高度关注的月球磷灰石氯同位素的异常值做了特别综述。 元素周期表中第一行过渡金属同位素对于很多重要高温和低温地球化学问题提供了独特的研究手段。赵新苗等总结了钛元素及钛同位素的地球化学性质,钛元素化学分离和钛同位素分析方法,钛在陨石及硅酸盐地球储库中的同位素组成,稳定钛同位素在岩浆演化过程中的分馏行为。王相力和卫炜总结了铬同位素在高温和低温地球化学研究中的进展,主要阐述了铬稳定同位素分析方法、铬同位素分馏原理以及铬稳定同位素体系在高温、低温地球化学中的应用。 碱金属同位素体系也具有独特的地球化学意义。王昆等重点讨论了钾稳定同位素在低温地球化学、生物地球化学、高温地球化学和宇宙化学中的应用。张卓盈等回顾了近20年来国际上在地球科学领域现有的铷同位素研究,包括分析方法、分馏机理、地质应用等各个方面,在此基础上展望了未来铷同位素研究的光明前景。 由于时间仓促和水平有限,本专辑的内容还不够完善,特别是在专辑写作和评审期间,仍然有大量的最新进展发表在国内外学术刊物上,来不及归纳总结到本专辑论文中。所以本专辑只是一个开始,仅仅反映了非传统同位素领域研究的部分进展,我们相信更多的优秀成果在不久的将来会大批涌现。最后,我们向参与撰写和评审本专辑论文的专家表示感谢,向《地学前缘》编辑部表示感谢。     

第八届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术讨论会在南京召开

由中国地质学会同位素地质专业委员会和中国矿物岩石地球化学学会同位素地球化学专业委员会主办,南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验室和国土资源部同位素地质重点实验室承办的第八届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术讨论会于2005年10月27~30日在南京大学召开。这次大会是自2001年第七届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术讨论会以来我国同位素地球化学工作者的又一次盛会,与会代表共320多名,他们分别来自中国科学院、国土资源部、国家海洋局、中国核工业集团公司及高等院校等有关单位。核工业北京地质研究院的5位代…     

基于金属稳定同位素的矿冶影响区土壤重金属污染源解析研究进展

矿冶影响区重金属的迁移和富集造成了严重的土壤重金属污染问题。深入了解矿冶影响区土壤中重金属的来源和迁移途径是开展土壤重金属污染高效治理的科学基础。近年来飞速发展的金属稳定同位素在识别土壤重金属污染来源和明确重金属迁移过程等方面有较大的应用优势。对金属稳定同位素分析技术、示踪原理及溯源模型进行系统分析,综述了矿产开采及冶炼过程（高温冶炼、电化学工艺和尾矿风化）导致的金属稳定同位素分馏研究进展,并总结了金属稳定同位素在矿冶影响区土壤重金属污染源解析的代表性应用成果。V同位素体系处于初期研究阶段,土壤重金属源解析应用研究相对缺乏;Zn、Cd和Hg同位素在识别高温冶炼过程相关的重金属污染源时有较大优势;Cu、Tl和Ni同位素可直接指示土壤中矿石的输入。但是,目前还存在部分金属稳定同位素分析难度大、溯源模型应用限制多、金属同位素易发生分馏导致源不确定等问题。在未来的工作中,需进一步探索和优化金属同位素分析方法,建立更多金属稳定同位素指纹图谱,开发适用性更强、结果更精确的溯源模型,明确复杂界面过程和反应中的金属稳定同位素分馏特征及机理,加强金属稳定同位素在追溯土壤重金属污染形成的时间尺度等方面的实...