发布时间：2022-12-02 浏览次数：20
锡（Sn）是人类最早使用的金属之一（青铜器），在现代高新技术比如锂电池领域也有广泛的应用。锡从地壳丰度到形成锡矿床，经历了复杂的超常富集过程，理解锡的成矿过程，需要新的工具。锡有十个稳定同位素，是新近崛起的金属稳定同位素示踪工具，在行星、地质、考古等领域均具有广阔的应用前景。
开发高精度的锡同位素分析方法，是应用Sn同位素作为地质过程的示踪工具的基础。我院李伟强教授研究团队在2018-2020年采用样品标样交叉法耦合Sb元素外标法，建立了针对实验样品的Sn同位素溶液分析方法，122Sn/116Sn长期外部精度为0.09‰。由于锡有易挥发和沉淀的特性，针对岩石样品的Sn同位素需要进行化学前处理，而处理过程中的锡同位素分馏必须用双稀释剂法予以校正。此前，国内外仅有三个研究组报道了双稀释剂高精度锡同位素分析方法，但存在实验室使纯标样不同，地质标样数据缺乏，地质标样数据不一致等问题，制约了不同实验室间数据质量的对比和锡同位素的广泛应用。
我院博士生佘加新在导师李伟强教授的指导下，利用TRU树脂分离纯化以及117Sn-122Sn双稀释剂进行分馏校正，在Nu1700 Sapphire MC-ICP-MS质谱仪上成功开发了岩石样品的高精度锡同位素分析方法， 标样的δ122/118Sn3161a长期精度优于0.07‰。本研究系统分析了酸度，浓度，和基质元素对锡同位素测试的影响，并对比了单柱法（TRU）和双柱法（TRU + AG 1- X8）的效果。研究发现酸度变化影响不大，而浓度偏差较大会对锡同位素测试产生影响。基质元素大多对双稀释剂锡同位素分析没有影响，但116Cd会产生116CdH干扰117Sn，需要予以监控和校正（图1）。此外，TRU树脂分离过程中锡的不完全回收会导致锡同位素发生分馏，而经双稀释剂校正后，标样的单柱与双柱分离测试结果一致。纯标样，合成样品柱分离前后的结果对比，证明了双稀释剂的必要性和本方法的可靠性。同时，对不同批号的NIST 3161a和BHVO-2分析的结果表明，二者均不存在不均一性，建议在今后研究中用NIST 3161a作为锡同位素结果报道的首要标样，同时常态化测试BHVO-2，以确保数据的可靠性。
1. Cd元素对锡同位素测试的影响及矫正
基于上述方法，研究团队报道了9个地质标样的锡含量和锡同位素组成（图2），其中有三个地质标样的锡同位素组成属于首次报道，开启了利用锡同位素研究岩浆热液演化过程的大门，有望为锡矿和相关花岗岩研究提供来自金属稳定同位素的新视角。
2. 地质标准物质的δ122/118Sn3161a组成
上述成果近期以“High-precision double-spike Sn isotope analysis of geological materials by MC-ICP-MS”为题发表于分析化学领域期刊《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》，博士研究生佘加新为论文的第一作者，李伟强教授为通讯作者。参与本工作的还有地球科学与工程学院蔡元峰教授和安诗超博士。本研究得到了关键地球物质循环前沿科学中心和中央高校基本科研业务费（14380165, 14380126, 14380141），国家留学基金委（202006190253)和南京大学博士研究生创新能力提升计划（202201B047）的资助，以及内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室的支持。
论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/JA/D2JA00339B