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高精度稳定锶同位素分析方法综述

2021-06-24陈栩琦于慧敏

高校地质学报 2021年3期
关键词:测量

陈栩琦,曾 振,于慧敏,3,黄 方,3*

1.中国科学院 壳幔物质与环境重点实验室,中国科学技术大学 地球和空间科学学院,合肥 230026;2.中国科学院 南京土壤研究所 土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京 210008;3.中国科学院 比较行星学卓越创新中心,合肥 230026

锶(Sr)是碱土金属和大离子亲石元素,地球化学性质与钙(Ca)比较相似,广泛分布于岩石、土壤、水体和生物体中。Sr在自然界中有四种稳定同位素:84Sr、86Sr、87Sr和88Sr,丰度分别为 0.56%、9.86%、7.00%和82.58%(Faure, 1986)。其中87Sr是由87Rb经过半衰期为48.8 Ga(Laeter et al.,2003)的β衰变形成的放射性产物。自然样品中放射成因的87Sr/86Sr比值与其年龄和初始Rb/Sr比值有关,因此Rb-Sr同位素体系被广泛应用于指示样品的地质年龄或者物质来源(Armstrong, 1968;Papanastassiou and Wasserburg, 1968; Faure, 1986),是最经典和常用的同位素体系之一。

在对放射成因Sr同位素组成的研究中,稳定同位素84Sr、86Sr和88Sr之间的比值通常被认为是常数,其中88Sr/86Sr=8.375209被用于校正样品提纯和质谱测量过程中产生的质量相关分馏。近年来,随着分析精度的提高,越来越多的研究表明,在一些物理、化学、生物反应过程中稳定Sr同位素会产生可测量的分馏,在许多地质体系中稳定Sr同位素比值88Sr/86Sr存在显著的变化。目前稳定Sr同位素组成的通用表达方式为:

其中,锶同位素标准样品采用美国国家标准与技术研究院(NIST)研制的SRM 987(Fietzke and Eisenhauer, 2006)。

δ88/86Sr在各种地质样品中的变化受到了广泛关注。例如,δ88/86Sr在碳酸盐矿物溶解、沉淀和重结晶等过程中存在显著变化(Ohno and Hirata, 2007;Böhm et al., 2012; Stevenson et al., 2014; Voigt et al., 2015; AlKhatib and Eisenhauer, 2017; Shao et al., 2021),目前已有许多研究者应用珊瑚等生物碳酸盐样品中的δ88/86Sr指示古海洋、古湖泊环 境(Fietzke and Eisenhauer, 2006; Halicz et al.,2008; Rüggeberg et al., 2008; Raddatz et al., 2013;Vollstaedt et al., 2014; Liu et al., 2015; Pearce et al.,2015a; Fruchter et al., 2017; Müller et al., 2018),87Sr/86Sr和δ88/86Sr也被联合应用于指示古环境、古气候及地质过程(Ohno et al., 2008; Krabbenhöft et al., 2010; Shao et al., 2021)。……

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