高精度铅同位素比值MC-ICP-MS测试方法及岩石标样铅同位素组成

利用多接收电感耦合等离子体质谱仪（Neptune plus）建立了高精度铅同位素比值MC-ICP-MS测试方法。建立该方法的过程中,重点评估了加入的Tl标准溶液对铅同位素比值测试结果的影响,并最终确定Tl标准溶液的浓度为25 ng/mL,同时样品溶液Pb的浓度应该大于25 ng/mL（即Pb/Tl浓度比应大于1）。利用该方法对铅同位素标准物质SRM 981进行了长期监控（2020年7月—2021年6月）,测试结果为：206Pb/204Pb=16.9415±0.0010、207Pb/204Pb=15.4985±0.0009、208Pb/204Pb=36.7204±0.0023,与统计的文献报道值一致。长期监控的全流程空白均小于0.25 ng,能满足地质样品高精度铅同位素比值测试的需要。同时运用该方法,对4个元素含量标样（BCR-2、AGV-2、BHVO-2和BIR-1a）进行了铅同位素比值测试,测试结果与文献报道的测试结果和精度一致,表明建立的方法是准确、可靠的。     

大型高分辨率多接收等离子体质谱准确测定地质标样的铁同位素组成

使用AGMP-1M阴离子交换树脂提纯样品中的Fe同位素,利用Nu1700大型多接收等离子体质谱在高分辨率模式下测定铁同位素比值,采用标样-样品交叉法校正仪器的质量歧视效应,对回收率、化学流程本底、酸度效应、浓度效应进行了检验,建立了可靠的高精度铁同位素分析技术。本文测定了常用地质标准样品(BCR-2,BHVO-2,AGV-2,GSR-2,GSR-3)的Fe同位素组成,测定结果与文献报道值在误差范围内一致,其测试精度优于(BCR-2,BHVO-2,AGV-2,GSR-3)0.03‰(2SD)。GSR-2可能受Fe含量较低(TFe_2O_3=4.95%)和均一性的影响,获得的δ~(56)Fe和δ~(57)Fe的测试精度分别为0.05‰和0.07‰(2SD)。     

高精度测量岩石样品Ce同位素组成的TIMS方法

介绍了对岩石样品的Ce同位素组成进行高精度测量的TIMS方法.采用α-羟基异丁酸(α-HIBA) 离子交换法分离和纯化岩石样品中的La、Ce元素, Ce同位素组成和La、Ce含量测定在Triton热电离质谱仪上完成.质谱标样JMC304的138Ce/142Ce比值统计值为0.0225762±0.0000015, 与大部分文献值一致.应用该方法对USGS玄武岩标样BCR-2和峨眉山玄武岩EQB的138Ce/142Ce比值和La、Ce含量进行了分析, 其结果分别为: 0.0225572±0.0000010、25.2±0.3μg/g、55.8±0.9μg/g和0.0225755±0.0000003、54.2±0.4μg/g、117.4±1.3μg/g.BCR-2的La、Ce含量测定结果与其证书值在误差范围内一致, 其分析精度为0.001%~0.005%.所有样品的140Ce/142Ce比值测定结果统计值为7.9439±0.0002, 介于文献最低值7.941与最高值7.947之间, 可能代表了该比值的最佳估计值.      

岩石中硼的提取分离及同位素组成的测定

介绍了一种用Ｎａ２ＣＯ３＋Ｋ２ＣＯ３混合熔剂对石样品进行分解,用硼特效树脂和阴、阳混合离子交换树脂相结合进行岩石样品中硼的纯化分离的方法。采用该方法从岩石样品中提取、分离出来的硼能满足硼同位素质谱法测定的需要,不产生硼同位素分馏,硼同位素测定精度大多优于０．０５％。     

Mg同位素标准参考物质SRM980的同位素不均一性研究

摘要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δ25 Mg为1.08, δ26Mg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。     

新疆博尔塔拉河流域花岗质岩石的Pb同位素组成

作者对新疆博尔塔拉河流域花岗质岩石长石的Pb同位素组成研究表明，花岗质岩石是壳幔物质相混合的结果。相对来说流域东部岩体中地幔物质较多，西部岩体则混入较多地壳物质。     

岩石和矿物中硅同位素组成分析制样装置改进及分析方法

在原有五氟化溴-硅同位素组成分析方法及样品制备装置基础上,对分析方法进行优化并对样品制备装置进行改进。改进的样品制备装置包含12套独立的硅同位素样品制备、分离、纯化及收集单元,可同时对12件样品进行分离、纯化及收集,提高了制备效率。以国家标准物质GBW04421、石英单矿物以及硅质岩地质样品为参考,在改进的装置上进行硅同位素样品制备分析,其分析精度分别为0.08‰、 0.07‰和0.08‰,均优于0.1‰,标准物质δ30Si的测量平均值为-0.04‰,在误差范围内与标准值-0.02‰相吻合。样品制备效率及分析结果表明:改进的硅同位素样品制备装置及分析方法测量结果准确可行。     

我国某些元古宙及早寒武世碳酸盐岩石的锶同位素组成

本文报道了我国某些元古宙及早寒武世碳酸盐岩石锶同位素的测量结果，样品采自蓟县中元古界和峡东震旦－寒武系标准剖面，共４６件样品５４个测定数据。样品分析分别在澳大利亚国立大学和宜昌地质矿产研究所同位素实验室进行。取得的测定数据经空白校正和年龄校正，给出样品形成时＾８７Ｓｒ／＾８６Ｓｒ的初始值，测定中用ＮＢＳ－９８７和ＮＢＳ－６０７标准物质监探仪器状态和分析过程，得到的＾８７Ｓｒ／＾８６Ｓｒ值的精度好于     

鄂东地区岩石,矿物的氧同位素组成及其地质应用

本文通过对鄂东地区部分氧、碳同位素资料的分析整理,建立了金云母-水氧同位素平衡分馏方程和磁铁矿-金云母氧同位素平衡分馏方程;探讨了岩浆成矿系列及沉积-改造型矿床的氧同位素组成特征;初步探讨了氧同位素在本区找矿上的应用及前景.     

西天山阿吾拉勒埃达克质岩石成因：Nd和Sr同位素组成的限制

西天山阿吾拉勒二叠纪钠质英安岩和钠长斑岩具有与埃达克岩一致的高Sr,低Y、Yb和Eu正异常等独特岩石地球化学特征。系统的Nd和Sr同位素组成研究表明，其（^143Nd/^144Nd)i为0．512384－0．512470，εNd(t)为正值（＋1．57－＋3．26）；（^87Sr/^86Sr)i为0．0751－0．7054，与本区同时代幔源玄武岩的Nd和Sr同位素组成特征相似，但与俯冲洋壳部分熔融成因埃达克岩的Nd和Sr同位素组成有显著区别。结合这些埃达克质岩石形成二叠纪后碰撞阶段构造背景，认为本区埃达克质岩浆最有可能由新底侵的玄武质下地壳在角闪岩相向榴辉岩相过渡或榴辉岩相的条件下部分熔融形成，是西天山晚古生代后碰撞阶段地幔玄武岩浆底侵作用和地壳垂向增生的重要岩石标志。     

氧化作用对气态烃组成和碳同位素组成的影响

通过加水模拟实验,揭示了气态烃在被矿物氧化过程中分子组成和碳同位素组成的变化.实验结果表明,随着反应时间的延长,气态烃、非烃 (H2、 CO2、 H2S)组成及碳同位素组成发生了明显且很有规律的变化.气态烃碳数越高,氧化速率越快,碳同位素变化 (增重 )越大.当氧化剂为赤铁矿或赤铁矿 硫酸镁时, CH4含量没有明显降低,δ 13C值增重 1‰～ 2‰; C2H6含量最后 (288h)降低了约 20%,δ 13C值增重约 3‰; C3H8含量最后降低了约 50%,δ 13C值增重约 5‰; Ic4h10含量在 72 h时即降低了约 80%,氧化速率远高于 Nc4h10.非烃 CO2的含量增加了 1.26～ 1.71倍.当氧化剂为硫酸镁时, CH4含量明显增高,最多时增加了 34.7%,δ 13C值增重约 8‰; C2H6含量在 72 h时降低了约 14%,在 144 h时降低了约 85%,δ 13C值增重约 24‰; C3H8含量在 72 h时降低了约 65%,在 144 h时降低了 98%以上; Ic4h10和 Nc4h10在 72 h时即降低了 90%以上.非烃 CO2含量最多增加了 1.86倍, H2S最多增加了 9.62倍.这些实验结果对认识天然气藏在矿物氧化过程中分子组成和碳同位素组成的变化具有重要意义.     

桐柏-大别造山带高压变质单元岩石Pb同位素组成

铅同位素组成对于研究构造分区与演化、块体相互作用以及识别地壳中不同块体的上、下层次关系等具有重要意义.桐柏-大别造山带高压变质单元岩石的全岩Pb同位素组成研究表明, 在该造山带不同区段, 高压变质岩系二云钠长片麻岩与榴辉岩具有相似的Pb同位素组成, 表现为上部地壳高放射成因的Pb同位素组成特征, 其中Pb同位素组成为: 206Pb/204Pb=17.599~18.310, 207Pb/204Pb=15.318~15.615, 208Pb/204Pb=37.968~39.143.大别和桐柏地区高压变质岩系Pb同位素组成的一致性进一步证明了大别地区与桐柏地区的高压变质岩系是可以相连的, 它们应属于同一构造单元.高压变质岩系Pb同位素比值总体高于超高压变质岩系, 验证了桐柏-大别造山带扬子俯冲陆壳从下部岩系到上部岩系Pb同位素比值呈规律增长这一Pb同位素化学特征.侵入于高压变质岩系中的面理化(含榴)花岗岩, 其Pb同位素组成与高压变质岩系相比相对较低, 而与超高压变质岩系及其中的面理化(含榴)花岗岩相似, 为: 206Pb/204Pb=17.128~17.434, 207Pb/204Pb=15.313~15.422, 208Pb/204Pb=37.631~38.122.这表明高压变质岩系和超高压变质岩系中的面理化(含榴)花岗岩具有相同的岩浆来源.结合面理化(含榴)花岗岩具有A型花岗岩的地球化学特征分析, 它们的岩浆物质可能来自超高压变质岩折返至中下地壳的减压退变和部分熔融.      

地幔再富集作用对岩石圈地幔Fe-Mg-Ca同位素组成的影响

本文对目前的大洋玄武岩和华北地幔橄榄岩捕虏体的Fe-Mg-Ca同位素研究结果进行了系统的归纳和总结,并在此基础上,探讨地幔再富集作用对岩石圈地幔Fe-Mg-Ca同位素组成的影响,以期为进一步认识华北岩石圈地幔物质组成转变的方式提供新途径。统计结果表明,没有受到地幔交代作用影响的橄榄岩,其Fe-Mg-Ca同位素组成变化范围小,而地幔再富集作用会导致岩石圈地幔的Fe-Mg-Ca同位素组成明显不均一,说明地幔再富集作用是导致岩石圈地幔Fe-Mg-Ca同位素组成变化的重要机制。     

硫同位素组成的样品提取和制备

<正>硫在自然界中分布广泛,普遍存在于空气、水、岩石、土壤、煤、石油等介质中,其赋存状态多样,呈自然硫、硫酸盐、硫化物、气相及液相中氧化态、还原态硫离子和有机硫等多种形态。不同介质、不同价态的硫同位素组成研究,被大量应用于古环境、生物学、环境科学和矿物学等多个领域。     

多接收电感耦合等离子体质谱法测定岩石和土壤等国家标准物质的硅同位素组成

随着分析方法的进步和分析精度的提高,硅(Si)同位素被越来越多地应用于地球化学、宇宙化学和环境化学研究中,可以用于示踪壳幔物质循环、俯冲流体的来源, 以及制约月球和地外天体的起源与演化等。为确保不同类型样品中硅同位素测量的准确性和不同实验室间数据可以进行对比,需标定一系列标准物质的硅同位素组成。前人工作中已经标定一系列来自美国地质调查局(USGS)的标准物质的硅同位素,为硅同位素的研究奠定了坚实的基础。但由于这些标准物质已经售罄,今后继续开展硅同位素研究面临无标样可用的境况。为了能持续性地用高精度硅同位素数据对相关领域研究提供支持,急需对新的标准物质进行高精度的硅同位素的测量。本文采用氢氧化钠碱熔法消解样品,经化学纯化后,利用多接收电感耦合等离子体质谱法精确测量了30个国家标准物质的硅同位素组成,δ30Si值测试精度优于0.08‰。这些标准物质包括11个火成岩、2个变质岩、2个沉积岩、6个河流和海洋沉积物以及9个土壤,SiO2含量范围为32.69%~90.36%,覆盖了大部分自然样品的变化范围。在这些标准物质中,河流沉积物GBW07310具有最高的δ30Si值,为0.85‰±0.01‰,而受高度风化作用影响的黄红色土壤GBW07405和砖红壤GBW07407具有较低的δ30Si值,硅同位素组成分别为-0.68‰±0.03‰和-1.82‰±0.03‰,其余大部分标准物质的δ30Si值变化范围为-0.42‰~-0.07‰。本文对这些国家标准物质硅同位素组成的精确标定,丰富了硅同位素研究的标准样品数据库,为全球不同实验室的硅同位素测试提供了基础数据,为后续在多种领域开展硅同位素研究打下坚实的基础。     

云南马关地区岩石圈地幔组成和年龄:地幔橄榄岩包体的Re-Os同位素限制

本文对马关地区新生代碱性玄武岩中的地幔包体进行了系统的岩石学和地球化学研究,并首次进行了包体的Re-Os同位素测试。马关地区的橄榄岩包体主量成分上表现为饱满肥沃的特征;具有不同程度的轻稀土亏损特征,亏损Nb、Ti和Zr等高场强元素(HFSE)以及Ba等大离子亲石元素(LILE);橄榄岩包体的Nd同位素特征表明橄榄岩包体代表的是不均一的亏损地幔。5个橄榄岩全岩样品的Re-Os同位素分析结果表明,样品的Os含量总体较高(3.29×10^-9~3.78×10^-9),接近于造山带橄榄岩体的Os含量,Re含量变化范围较大(0.24×10^-9~0.54×10^-9),与Re的迁移能力较强有关。样品的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os值在0.12295~0.12530之间变化,与¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os值和Al₂O₃含量之间都不存在较好的相关性,说明Re-Os体系不单纯由熔体抽取过程所控制。橄榄岩包体的Re亏损年龄t_RD为254~604Ma,说明马关地区岩石圈地幔形成的时代应该在新元古代之前。马关地区岩石圈地幔并非是由软流圈上涌新增生的地幔,而是经历了如下演化历史:在新元古代之前,由原始地幔的部分熔融和熔体抽取作用形成了岩石圈地幔,之后经历了熔/流体交代和改造而发生了再富集作用,导致部分地幔橄榄岩逐渐从亏损难熔的特征向饱满肥沃转变,而未遭受熔/流体的改造的橄榄岩仍然保持了难熔亏损的特征。这种熔/流体交代和改造作用很可能与晚二叠纪峨眉山地幔柱的活动有关,而新生代以来印度-亚洲大陆碰撞导致地幔物质向东南方向的侧向流动,诱发软流圈上涌和马关地区的钾质岩浆的活动,也对马关地区岩石圈地幔的改造具有重要的影响,但由于喷发时间较新对Os同位素组成的影响还未显现出来。     

安徽女山地幔橄榄岩包体的同位素组成与岩石圈地幔时代

处于郯庐断裂东侧、扬子与华北板块碰撞带中的安徽女山火山岩主要由第四纪早更新世的碧玄岩、霞石岩和碱性橄榄玄武岩组成,其中含有丰富的深源岩石包体.根据目前的研究,女山火山岩中的地幔橄榄岩包体主要类型有:尖晶石二辉橄榄岩和方辉橄榄岩、石榴子石二辉橄榄岩和尖晶石-石榴子石过渡相二辉橄榄岩等.     

太古宙花岗质岩石Si-O同位素对岩石成因和板块构造的约束

板块构造的起源是地球科学核心问题之一, 而表壳物质循环是现代板块构造的重要表现之一, 因此检验地球表壳物质循环起始时间是约束板块构造启动时间的重要切入点。近年来, 岩浆岩的Si-O同位素联合示踪开始被用来约束太古宙构造环境, 但由于大多太古宙样品经历了强烈的变质作用, Si同位素数据是否代表原岩信息需要进一步的评估; 此外, Si同位素在高温岩浆分异过程中变化非常小, 在分析精度不够高的情况下, 其分析结果则很可能无法揭示其潜在的变化规律。本文结合当前地球早期构造环境研究进展以及Si-O同位素的应用情况: (1)重点总结介绍了太古宙花岗质岩石(主要包括英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩; 简称TTG)的Si同位素应用原理, 及应用Si-O同位素约束地球早期构造环境的优势; (2)分析了目前研究中存在的问题, 并给出了具体的改进建议和方法; (3)进一步总结了太古宙TTG Si同位素和全球规模的O同位素, Ge/Si比值, 及其他地质学和地球化学指标, 确认了在大约3.8 Ga开始有表壳物质再循环特征的出现; (4)最后依据当前的研究进展, 提出了未来具体研究方向。

     

大陆下地壳物质组成和同位素组成及其指示意义

采用统计方法对20组世界各地大陆下地壳组成的估计值进行分析，其结果表明大陆下地壳组成具双峰式分布特征，峰值代表了A、B两种元组分。组分A为幔源垫托岩浆的结晶分凝产物，组分B为古老的大陆壳物质。大陆下地壳物质组成和同位素成分确定和探讨对建立恰当大陆动力学模型具有深元的指示意义。