本文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:
作者与机构
本研究由Hao Wu、Jiang-hao Bai、Xi-rong Liang、Xi-bin Lu、Yi-nan Deng、Ming Li、Jin-long Ma和Gang-jian Wei共同完成,研究团队来自中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室、中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室等机构。该研究于2024年9月12日发表在《Analytical Chemistry》期刊上。
学术背景
铕(Eu)是稀土元素(REEs)中的一员,其同位素在地球科学、行星科学和海洋科学等领域具有重要的示踪潜力。然而,由于稀土元素之间地球化学性质相似,高精度的铕同位素分析一直面临挑战。铕同位素分析的关键在于从复杂的基质和干扰元素(如钡、钕、钐和钆)中高效分离铕,并确保分析的高精度。本研究旨在开发一种新型的色谱分离方法,结合多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)技术,实现铕同位素的高精度分析,为铕同位素地球化学研究提供新的工具。
研究流程
1. 样品准备
研究使用了多种地质参考物质(GRMs),包括玄武岩(BCR-2、BHVO-2)、安山岩(AGV-2)、正长岩(SY-3)和海洋沉积物(GBW07315)。样品经过称重后,在聚四氟乙烯(PFA)烧杯中使用浓硝酸和氢氟酸进行消化,随后用盐酸和硝酸去除残留的氟化物,最终溶解于盐酸中用于铕的纯化。
铕的纯化
研究采用了两步色谱分离法:
质谱分析
纯化后的铕样品使用Nu Plasma 1700 MC-ICP-MS进行同位素分析。研究中采用了标准样品交替(SSB)和内部归一化(Nd)技术,以校正仪器质量偏差。通过多次重复分析,研究确认了δ153/151Eu的长期外部精度优于0.04‰(2SD),比以往报道的方法提高了2-5倍。
主要结果
1. 铕纯化效率
研究开发的TODGA树脂分离方法显著提高了铕的纯化效率,成功从基质元素和干扰元素中分离铕,特别是钡和钕的去除效果显著。实验表明,该方法适用于不同类型的地质样品和不同铕负载量。
同位素分析精度
对NIST 3117a和Accu标准溶液的长期分析表明,δ153/151Eu的精度分别达到0.00±0.04‰和-0.01±0.03‰(2SD)。对地质参考物质的重复分析结果与文献数据一致,但本研究方法的精度更高。
地质样品结果
研究首次报道了正长岩(SY-3)和海洋沉积物(GBW07315)的铕同位素组成,其中正长岩显示出显著的负δ153/151Eu值(-0.14±0.04‰),这可能与岩浆分异过程中Eu2+优先进入斜长石有关。这一结果为铕同位素在岩浆过程研究中的应用提供了新的证据。
结论
本研究开发了一种基于TODGA树脂的高效铕纯化方法,结合MC-ICP-MS技术,实现了铕同位素的高精度分析。该方法不仅提高了分析精度,还为铕同位素在地球化学和行星科学中的应用开辟了新的途径。特别是正长岩中显著的负δ153/151Eu值,为研究岩浆分异过程提供了新的示踪工具。
研究亮点
1. 方法创新:开发了基于TODGA树脂的两步色谱分离法,显著提高了铕的纯化效率和同位素分析精度。
2. 高精度分析:δ153/151Eu的长期外部精度优于0.04‰,比以往方法提高了2-5倍。
3. 应用价值:首次报道了正长岩和海洋沉积物的铕同位素组成,为铕同位素在岩浆过程研究中的应用提供了新的证据。
其他价值
本研究不仅为铕同位素分析提供了新的方法,还为稀土元素的地球化学研究提供了重要参考。此外,研究结果对理解地球和行星的形成与演化过程具有重要的科学意义。