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矿物岩石地球化学通报 2013年第4期32卷 379-391页

作者：周新华张宏福郑建平夏群科刘勇胜汤艳杰黄方刘传周中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国地质大学(武汉) 武汉430074 中国科学技术大学合肥230026

本文在简要回顾上世纪地幔地球化学学科形成历史及新世纪十年地幔地球化学研究重大进展基础上,着重概述了我国相关领域的研究进展。重点对地球深部理论研究与途径探讨,大陆岩石圈地幔研究,地幔熔/流体与地幔交代作用,地球深部中水的存... 详细信息

本文在简要回顾上世纪地幔地球化学学科形成历史及新世纪十年地幔地球化学研究重大进展基础上,着重概述了我国相关领域的研究进展。重点对地球深部理论研究与途径探讨,大陆岩石圈地幔研究,地幔熔/流体与地幔交代作用,地球深部中水的存在及其地质意义,非传统稳定同位素在地球深部研究中应用,地幔体系Re-Os同位素应用,地幔地球化学数据库应用等方面的研究进展逐一作了讨论。重点讨论了各领域研究理论与实验方法的进展,及其在地幔研究中的应用;进而将对当前研究中的存在问题进行剖析并对今后十年的重要研究方向作一展望。

关键词：地幔地球化学大陆岩石圈地幔地幔流体熔体地球深部水非传统稳定同位素 Re-Os同位素体系地球化学数据库

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锑的地球化学行为以及锑同位素研究进展

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岩矿测试 2016年第4期35卷 339-348页

作者：孟郁苗胡瑞忠高剑峰毕献武黄小文中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081

锑被广泛用于生产各种阻燃剂、玻璃、橡胶、颜料、陶瓷、半导体原件等。锑在火成岩中属于分散元素,但可以富集在沉积岩中（如深海黏土、页岩及碎屑岩）。锑常出现在与辉长质深成岩有关的岩浆硫化物矿床、与花岗岩有关的硫化物矿床、碎屑... 详细信息

锑被广泛用于生产各种阻燃剂、玻璃、橡胶、颜料、陶瓷、半导体原件等。锑在火成岩中属于分散元素,但可以富集在沉积岩中（如深海黏土、页岩及碎屑岩）。锑常出现在与辉长质深成岩有关的岩浆硫化物矿床、与花岗岩有关的硫化物矿床、碎屑岩-碳酸岩赋矿的钨-锑-汞层控矿床及热液铅锌矿床中。目前高精度锑同位素的分析测试方法已基本成熟,即酸溶、阳离子树脂交换柱结合硫醇棉纤维法或阴阳离子交换柱法分离富集锑、氢化物发生器MC-ICP-MS测定锑同位素。仪器的质量歧视校正通常采用标样-样品匹配法、In内标法和Sn内标法。不同地质储库端元的锑同位素组成变化较大（达18‰）,海水为-3.7‰,硅酸岩为0.9‰-2.9‰,硫化物（辉锑矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿）为-1.9‰-16.9‰。且来自不同国家的辉锑矿具有不同的锑同位素组成,不同产地玻璃的锑同位素组成也不同。锑同位素在氧化还原过程（或硫化物沉淀）和无机吸附过程会发生明显分馏,分别达-9‰和-4‰。因此,锑同位素有可能作为一种灵敏的地球化学示踪剂,对示踪成矿物质来源、刻画与氧化还原等过程有关的成矿过程和探讨矿床形成机理、矿区重金属锑污染的治理以及考古等方面具有重要指示作用。

关键词：锑同位素地球化学非传统稳定同位素同位素分馏

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环境地球化学研究近十年若干新进展

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矿物岩石地球化学通报 2021年第2期40卷 253-289页

作者：冯新斌曹晓斌付学吾洪冰关晖李平王敬富王仕禄张干赵时真中国科学院地球化学研究所环境地球国家重点实验室贵阳550081 中国科学院第四纪与全球变化卓越中心西安710061 南京大学地球科学与工程学院国际同位素效应研究中心南京210023 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州510640

环境地球化学学科在中国生态文明和美丽中国建设、国际环境公约履约及过去全球变化研究中发挥着越来越大的作用。本文简要回顾了中国过去十年在环境地球化学领域的部分研究进展,介绍了汞、持久性有机污染物和其他重金属污染物长距离传... 详细信息

环境地球化学学科在中国生态文明和美丽中国建设、国际环境公约履约及过去全球变化研究中发挥着越来越大的作用。本文简要回顾了中国过去十年在环境地球化学领域的部分研究进展,介绍了汞、持久性有机污染物和其他重金属污染物长距离传输研究进展;总结了汞、镉、锑、铊等非传统稳定同位素在地表生物地球化学循环过程中的同位素分馏规律及污染来源和环境过程示踪方面的研究进展;回顾了传统稳定同位素地球化学与污染示踪及过去全球变化方面的研究进展。指出了以上研究方向还存在的问题及未来研究方向。

关键词：长距离传输重金属持久性有机污染物传统稳定同位素全球变化非传统稳定同位素

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硼同位素分析测试技术研究进展

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岩矿测试 2023年第1期42卷 16-38页

作者：冯林秀李正辉曹秋香田世洪黄文夏王田东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013 东华理工大学地球科学学院江西南昌330013

硼(B)是一个质量较轻的流体活动性元素。它有2个稳定同位素:10B和11B,两者之间相对质量差较大,导致自然界显著的硼同位素分馏。因此,硼同位素作为强有力的非传统稳定同位素示踪工具,在化学、环境、生物、地球及行星科学等研究领域具有... 详细信息

硼(B)是一个质量较轻的流体活动性元素。它有2个稳定同位素:10B和11B,两者之间相对质量差较大,导致自然界显著的硼同位素分馏。因此,硼同位素作为强有力的非传统稳定同位素示踪工具,在化学、环境、生物、地球及行星科学等研究领域具有广泛的应用。近二十年来,国内外硼同位素分析测试技术不断改进并取得了诸多重要进展。然而,获取高质量硼同位素数据,在样品消解、分离纯化以及质谱测试三个主要环节中仍然存在很多挑战。因为硼具有易挥发性及其在不同pH值环境中因配位不同导致同位素分馏,样品消解和分离纯化对硼同位素准确测量有很大影响。样品消解法主要有高温水解法、酸溶法、碱熔法和灰化法,其中酸溶法与碱熔法是最常用的方法。分离纯化法主要包括离子交换法、硼酸甲酯蒸馏法和微升华法。这些样品前处理方法各有利弊。质谱测试方法主要有两类:一类是溶液法,即热电离质谱法(TIMS)或多接收电感耦合等离子体质谱法(MC-ICP-MS);另一类是微区原位分析法,即二次离子质谱法(SIMS)或激光剥蚀法(LA)-MC-ICP-MS。不同的测试方法对样品前处理要求不同:溶液法要求去除基质;微区原位分析法要求样品与标样的成分匹配。这些测试方法也存在不同技术挑战:TIMS分析过程中容易产生同位素分馏。而SIMS和LA-MC-ICP-MS分析过程中存在缺少标准样品、样品表面污染、低含量样品精度有限及高含量样品重现性差等问题。基于MC-ICP-MS测量低含量样品中硼同位素的独特优势,本文深入探讨了基体效应、记忆效应和质量歧视效应三方面的现存挑战,通过梳理文献和数据对比,在总结现有硼同位素地球化学研究方法的基础上提出一些分析测试技术发展方向的建议。

关键词：硼同位素非传统稳定同位素消解纯化 TIMS MC-ICP-MS SIMS

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同位素双稀释剂的数值优化及应用：以硒、铬、钼为例

同位素双稀释剂的数值优化及应用：以硒、铬、钼为例

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作者：谭德灿中国科学院大学

学位级别：硕士

近年来，随着多接收杯电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)和多接收杯热电离质谱仪(MC-TIMS)的广泛应用和快速推广，非传统稳定同位素的研究已经成为地球科学、环境科学等领域的重要前沿方向之一。同位素双稀释剂法，标准一样品匹配法、... 详细信息

近年来，随着多接收杯电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)和多接收杯热电离质谱仪(MC-TIMS)的广泛应用和快速推广，非传统稳定同位素的研究已经成为地球科学、环境科学等领域的重要前沿方向之一。同位素双稀释剂法，标准一样品匹配法、元素外标法是现阶段进行非传统稳定同位素研究的三种主流分析技术。同位素双稀释剂法作为一种内标方法，能够有效校正样品纯化与仪器测试过程中的质量分馏效应。其基本思路是利用已知同位素组成的两单稀释剂，与样品溶液混合，然后利用MC-ICP-MS或TIMS对稀释剂与样品的混合溶液进行同位素组成测试，经数学公式的迭代计算剥离出样品的真实同位素组成。其高精度、高准确度和良好的数据重现性为地球深部及地表样品中微小同位素变化的观察和分析提供了可能。然而，同位素双稀释剂法也有其自身的缺陷，制约其广泛推广使用的关键因素在于，难以准确掌握两单稀释剂之间，以及双稀释剂与样品间的最优配比值:同时，同位素双稀释剂和迭代算法的选择也因研究需求，成为科技人员必须面对的首要问题。针对上述问题，本论文在鸟巢迭代算法基础上，整合蒙特一卡洛法，结合MC-ICP-MS的仪器参数，提出了一种可用于多种元素同位素双稀释剂技术的数值模拟优化方法，并以硒、铬、钼同位素为例，分别对其双稀释剂组合进行了数值优化的模拟计算，并将优化结果在Nu Plasma型高分辨(HR)-MC-ICP-MS上进行了实测分析的验证，同时也以上述三种同位素为例，给出了双稀释剂定性与定量的选择方案，得到了以下主要结论:\n 1.对于本论文中使用的74Se-77Se、50Cr-54Cr、97Mo-100Mo同位素双稀释剂的组合，通过数值模拟优化计算，并本着节约稀释剂的原则，其结果分别为:①对于74Se-77Se双稀释剂，推荐74Sespik/77Sespike≈1时，77Sespike/78 Sesample≈2作为最优的配比值，稀释剂74Se与77Se的混合范围1至3和77Sespike/78Sesample=1至3可以作为两稀释剂之间以及稀释剂与样品间之间的最佳取值范围;②对于50Cr-54Cr双稀释剂，推荐54Crspike/50Crspike≈1时，54Crspike/52Crsample≈0.25作为该稀释剂的最佳配比值。双稀释剂54Crspike/50 Crspike混合比值在0.67至1.5之间时，54Crspike/52Crsample的值也可从0.1变到0.5。本论文中实测分析时使用的54Crspike/50 Crspike≈1.38，54Crspike/52Crsample≈0.46;③对于97Mo-100Mo双稀释剂，最优配比值97MOspike/100MOspike≈1时，100MOspike/98Mosample≈2.7，若为了方便后续的计算可取100Mospike/98Mosample=2.5或3，此时并不影响测试精度。两单稀释剂97MOspike/100Mospike混合比的最佳范围为0.5～1.5，此时100Mospike/98Mosample的范围在1.5-10最好。\n 2.硒、铬、钼同位素双稀释剂的选择:①在Se同位素的15种双稀释剂组合中，74Se-77Se、74Se-82Se、77Se-82Se三组双稀释剂组合引入的测量误差大小相当。在使用74Se-77Se双稀释剂时，稀释剂与样品混合时的最优范围明显窄于74Se-82Se、77Se-82Se双稀释剂。对于硒同位素的非质量分馏研究，比较适合的双稀释剂组合仅有745e-82Se、78Se-82Se;②在Cr同位素的6种双稀释剂组合中，只有50Cr-53Cr、50Cr-54Cr、53Cr-54Cr3种组合能够作为双稀释剂，50Cr-54Cr、53Cr-54Cr双稀释剂校正后所带入的误差较小，而50Cr-53Cr校正后误差增量相对较大，且稀释剂与样品混合时的配比范围较窄，不利于后期的实验操作;③在Mo同位素的21种双稀释剂组合中，94Mo-97Mo、94Mo-100Mo、97Mo-100Mo双稀释剂引入的测量误差相对较小，其中94Mo-100Mo双稀释剂法的分馏因子α误差最小。从数值优化的结果上分析，三组稀释剂组合均适用于Mo同位素的分析，但94Mo-100Mo的实用范围更宽，适合于Mo同位素的非质量分馏研究。\n 3.对硒、铬、钼同位素，利用蒙特卡洛-鸟巢迭代算法数值模拟优化的上述参数值，进行了硒、铬、钼同位素的标准和参考标准比值的实际测定，得到了以下结果:①高精度同位素比值分析的验证。对硒同位素，分别使用同位素标准Nist3149，和实验室内参考标准MH495、GBW三种Se的标准溶液进行可了测定，其结果分别为δ82/76Se Nist3149=0.00±0.10‰(2S

关键词：非传统稳定同位素双稀释剂法最优配比参数数值优化迭代算法

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我国近十年Sm-Nd同位素年代学研究进展

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地球科学前沿（汉斯） 2023年第9期13卷 987-992页

作者：傅旋霓桂林理工大学地球科学学院广西桂林

同位素年代学是地球科学中非常重要的分支学科,本世纪见证了非传统稳定同位素地球化学的诞生和快速发展。文章对非传统稳定同位素Sm-Nd法测年的特征以及近十年该方法在我国矿床定年方面的应用展开了探讨。发现该方法在测定矿物成矿年龄... 详细信息

同位素年代学是地球科学中非常重要的分支学科,本世纪见证了非传统稳定同位素地球化学的诞生和快速发展。文章对非传统稳定同位素Sm-Nd法测年的特征以及近十年该方法在我国矿床定年方面的应用展开了探讨。发现该方法在测定矿物成矿年龄以及成矿物质来源方面都取得了巨大的成果,并能对前人已有研究成果进行补充。

关键词：非传统稳定同位素 Sm-Nd同位素体系成矿年龄

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Mg同位素体系在壳--幔演化中的应用与展望

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河北地质大学学报 2021年第4期44卷 13-18页

作者：唐宗源河北地质大学地质调查研究院河北石家庄050031

Mg同位素作为新兴地质示踪剂在非传统稳定同位素领域逐渐受到地学界的关注。根据自然界Mg同位素的组成特征,其地球化学的研究主要集中展示地质历史时期星云形成过程、海水的Mg同位素组成演变、回溯岩浆来源、估算大陆风化通量、记录亏... 详细信息

Mg同位素作为新兴地质示踪剂在非传统稳定同位素领域逐渐受到地学界的关注。根据自然界Mg同位素的组成特征,其地球化学的研究主要集中展示地质历史时期星云形成过程、海水的Mg同位素组成演变、回溯岩浆来源、估算大陆风化通量、记录亏损地幔、地幔交代作用和壳内物质循环等方面。在简要介绍Mg同位素体系的基础上,重点介绍近年来国际上有关Mg同位素体系在地幔地球化学、壳—幔物质交换等过研究中取得的重要成果,展示Mg同位素体系在地幔地球化学和壳—幔相互作用研究中的重要性及其可能的应用前景。

关键词： Mg同位素壳—幔演化非传统稳定同位素

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Ba同位素在花岗质岩浆演化及流体活动中的应用与展望

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河北地质大学学报 2024年第1期47卷 1-10页

作者：唐宗源陈琛昌华山李杰魏浩西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069 河北地质大学河北省战略性关键矿产资源实验室河北石家庄050031 河北地质大学地球科学学院河北石家庄050031 河北省地质矿产勘查开发局第九地质大队河北邢台054000

钡(Ba)作为一种非传统的稳定同位素,逐渐展现出其作为示踪花岗质岩浆演化和流体活动的独特优势。目前,Ba同位素的地球化学储库已经基本建立。地壳的重熔过程可以分馏出Ba同位素,导致生成的熔体富集重Ba同位素。然而,在喜马拉雅康巴淡色... 详细信息

钡(Ba)作为一种非传统的稳定同位素,逐渐展现出其作为示踪花岗质岩浆演化和流体活动的独特优势。目前,Ba同位素的地球化学储库已经基本建立。地壳的重熔过程可以分馏出Ba同位素,导致生成的熔体富集重Ba同位素。然而,在喜马拉雅康巴淡色花岗岩中观察到的轻δ^(138/134)Ba值(-1.32‰~+0.12‰)很可能与来自大型深层岩浆储库的流体有关。深层岩浆储库释放的流体对康巴浅色花岗岩的岩浆演化过程产生了重要影响,导致了较低的轻Ba同位素组成(<0)。这些流体不仅改变了浅色花岗岩的Ba同位素组成,还可能输运了一些可溶性金属元素,有助于稀有金属矿床的形成。与花岗岩熔体相比,钾长石富含轻Ba同位素。高分异花岗岩中的钾长石分离结晶会导致明显升高的δ^(138/134)Ba值(>0),而具有岩浆-热液特征的高分异花岗岩的δ^(138/134)Ba值明显低于大陆地壳(~0‰)。在俯冲带流体过程中,Ba同位素可以大量分馏,轻Ba同位素优先富集在矿物中,导致变质流体的δ^(138/134)Ba值远高于俯冲物质(如蚀变洋壳)。俯冲带中重Ba同位素(>0)可能与蚀变洋壳的流体贡献有关,而轻Ba同位素(<0)可能反映了俯冲碎屑沉积物的增加。超高压变质岩和高压脉可以记录俯冲带变质作用和流体—岩石相互作用过程中的Ba同位素分馏,而变质再平衡则可以改变地幔楔和弧火山岩的Ba同位素组成。然而,在使用Ba同位素来量化不同来源的贡献时,尤其是涉及变质脱水和流体活动时,需要仔细考虑。综上所述,总结了Ba同位素在花岗岩及流体活动中的应用现状和进展,并针对未来的研究方向和挑战进行了展望。

关键词：非传统稳定同位素 Ba同位素花岗岩流体活动穿地壳岩浆系统

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Cu同位素示踪技术应用于环境领域的研究进展

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环境保护科学 2020年第2期46卷 85-92页

作者：刘靳涂耀仁段艳平张浩上海师范大学环境与地理科学学院上海200234 上海师范大学城市发展研究院上海200234

精准鉴别重金属污染来源是重金属污染防治研究中的关键问题。在污染来源交错复杂的环境中,传统以多元统计分析重金属污染种类、浓度、形态及空间分布特征的方法无法正确评估其污染来源与迁移途径。采用稳定同位素源解析的分析手段是对... 详细信息

精准鉴别重金属污染来源是重金属污染防治研究中的关键问题。在污染来源交错复杂的环境中,传统以多元统计分析重金属污染种类、浓度、形态及空间分布特征的方法无法正确评估其污染来源与迁移途径。采用稳定同位素源解析的分析手段是对重金属污染进行源解析的最佳手段之一。文章系统介绍Cu同位素源解析的示踪原理与方法,进一步阐述其相关理论与研究进展,并在单一同位素无法判别污染来源的情况下,补充论述Cu同位素与其他非传统稳定同位素联用的源解析应用实例,最终提出现今同位素源解析的研究趋势与未来展望,对当前环境领域内的重金属污染防治工作具有重要意义.

关键词：重金属 Cu同位素源解析污染物示踪非传统稳定同位素

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张宏福破译大陆演化的奥秘

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陕西画报 2017年第6期 34-35页

作者：张瑞芬马骞朱坤显

地球科学艰深复杂,研究条件艰苦,难出成果。多年来,张宏福深耕于地球科学领域,取得了一系列原创性的研究成果。在研究中,他坚持理论创新与实验技术研发相结合,率先将非传统稳定同位素应用于地幔地球化学研究中,开辟了岩石圈地幔演化研... 详细信息

地球科学艰深复杂,研究条件艰苦,难出成果。多年来,张宏福深耕于地球科学领域,取得了一系列原创性的研究成果。在研究中,他坚持理论创新与实验技术研发相结合,率先将非传统稳定同位素应用于地幔地球化学研究中,开辟了岩石圈地幔演化研究新途径,在地幔地球化学领域取得了多项创新性成果,推动了学科的发展。张宏福现任西北大学大陆动力学国家重点实验室副主任,博士生导师。

关键词：岩石圈地幔西北大学造山带张宏福大陆演化橄榄岩非传统稳定同位素克拉通地幔交代作用

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