D27-壳幔交换与动力学科研团队
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成果简介

冯兰平、周炼【JAAS 2020】地质样品中稳定锆(Zr)同位素的高精度分析方法

20-08-06 16:49 发布者: 浏览次数:次

最近稳定Zr同位素作为一种新型的地球化学指标,由于其在高温地质过程中显著的分馏现象,吸引了地质学家极大的研究兴趣。目前国际上仅有少数几个实验室报道了Zr同位素分析方法。因为Zr元素较高的电离能(6.84eV)使得人们倾向于采用电离温度高的MC-ICP-MS测试,但是,相比MC-ICP-MS,TIMS具有很多固有的优势:1)高真空的电离环境避免了由载气/大气带来的多原子干扰;2)较低的电离温度减少了双电荷干扰产生的可能;3)特别重要的是通过TIMS控温电离技术可以在Zr测定前有效地将Mo蒸发去除。实验结果显示即使Mo/Zr比高达1时,经过热电离依然可以将95Mo/90Zr信号比降至0.012以内(图1-a),并且经过进一步地Mo干扰校正,可以完全消除Mo的同量异位素干扰影响(图1-b)。


图1 不同Mo/Zr掺杂比下,Mo含量对Zr同位素测定影响(a)测得的95Mo/90Zr信号比;(b)Mo干扰校正前后的δ94Zr值。


以上这些优势,使得采用TIMS相较MC-ICP-MS对样品前处理要求更为宽松,例如地质样品需要经过二次过柱才能满足MC-ICP-MS测试Zr同位素要求。我们团队基于前期对DGA树脂的研究工作(Feng et al., 2018 JAAS),新开发了采用DGA树脂的一柱富集Zr同位素方法。淋洗曲线实验结果(图2)显示仅有少量(~33%)的Mo伴随着Zr被回收,满足TIMS测定要求。


图2 BCR-2 在 1ml DGA树脂柱上的淋洗曲线


最终通过结合TIMS的控温电离特性和DGA树脂对Zr的选择吸附性质,我们团队首次建立了TIMS高精度测定地质样品中稳定Zr同位素组成的方法。该方法有望在处理具有复杂基体样品,特别是高Mo/Zr比样品方面发挥重要作用。


图3 Zr同位素测试流程图

文章信息:Feng L., Hu W., Jiao Y., Zhou L*., Zhang W., Hu Z. and Liu Y., 2020. High-precision stable zirconium isotope ratio measurements by double spike thermal ionization mass spectrometry Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 35(1), 736-745. http://dx.doi.org/10.1039/C9JA00385A

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电子邮箱为:kangchen@cug.edu.cn

通讯地址:湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号地质大学东区国家重点实验室

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