近年来，伴随着分析测试技术的快速发展，Zr稳定同位素在自然界中的变化被发现，并引起了地质学家的研究兴趣。锆石是主要的Zr元素赋存矿物，而且锆石在自然界中广泛存在，具有良好的物理和化学稳定性，已经成为重要的U-Th-Pb定年、Hf-O同位素和微量元素等测试对象，为地质学研究提供重要的地球化学信息。目前高精度的锆石Zr同位素分析主要利用溶液-MC-ICP-MS方法，提供单个锆石整体的Zr同位素组成。但是锆石成因复杂，内部常具有明显的元素及同位素环带分布特征，需要利用微区原位分析测试技术更直接有效地提取和揭示锆石内部地球化学特征。

本次研究选择激光剥蚀系统（Laser ablation：LA）与MC-ICP-MS联用技术，在国际上首次建立了高空间分辨率高精度的微区原位锆石Zr稳定同位素分析测试技术。通过利用氮气-氩气混合等离子体技术提高仪器灵敏度、调查潜在的同质异位数干扰、优化小束斑-低频率剥蚀条件下信号和同位素比值的稳定性以及准确校正同位素质量分馏，我们成功实现了横向16-32μm，纵向5-10μm的高空间分辨原位Zr同位素分析。采用优化后的分析测试方法，δ^94/92Zr_GJ-1的长期分析测试精密度（2SD）达到0.10‰。4个常用的国际锆石参考物质91500、Plešovice、Penglai和Mud Tank测试结果和溶液-MC-ICP-MS的测试值在误差范围内一致（图1）。

图1. 4个常用的国际锆石参考物质91500、Plešovice、Penglai和Mud Tank的激光和溶液锆同位素测试结果对比。

大部分天然锆石测试精度为0.11-0.18 ‰，表明它们具有均匀的Zr同位素组成，可以作为未来锆石Zr同位素分析的外部参考物质。而锆石参考物质FC-1显示了显著的δ^94/92Zr_GJ-1变化，从-3.44‰到1.49‰，变化范围达到4.93‰。这也是目前正式报道的最轻δ^94/92Zr_GJ-1组成和最大的δ^94/92Zr_GJ-1变化范围。此外，为了展示本次研究工作的优势和实际意义，我们采用16μm束斑对一个具有复杂生长历史的锆石（08KQ02-1）进行了详细的δ^94/92Zr_GJ-1的剖面研究。研究结果显示08KQ02-1核部具有重的Zr同位素组成（δ^94/92Zr_GJ-1=0.98±0.19‰），而边部具有较轻的Zr同位素组成（δ^94/92Zr_GJ-1=0.04±0.13‰）（图2）。以上造成Zr稳定同位素组成在单个样品中的剧烈变化原因还需要更细致的研究，但是研究结果表明我们建立的LA-MC-ICP-MS锆石Zr稳定同位素分析技术可以准确地、精细地识别单个锆石颗粒中Zr同位素组成变化，为未来锆石Zr稳定同位素的应用提供重要的技术支持。

图2. 08KQ02-1的核部和边部展现了截然不同的Zr同位素组成特征

文章信息：Zhang, W., Wang, Z., Moynier, F., Inglis, E., Tian, S., Li, M., Liu, Y., and Hu, Z.*, 2019, Determination of Zr isotopic ratios in zircons using laser-ablation multiple-collector inductively coupled-plasma mass-spectrometry: Journal of Analytical Atomic Spectrometry, v. 34, no. 9, p. 1800-1809. http://dx.doi.org/10.1039/C9JA00192A