发布时间：2025-03-15

 钡（Ba）是位于元素周期表第6周期第ⅡA族的碱土金属元素，原子序数为56, 相对原子质量为137.32。自然界中，Ba具有7种稳定同位素，分别为 ¹³⁰Ba, ¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁵Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁷Ba和¹³⁸Ba。近年来，随着新一代多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）的发展，为Ba同位素的高精度分析提供了有力手段，从而推动了Ba同位素在地球化学研究中的广泛应用。作为研究较为深入的非传统稳定同位素之一，Ba同位素已被成功应用于多种重要的地质过程研究，包括板块俯冲与壳幔物质循环、壳内岩浆作用与流体活动、海洋水团混合与海洋生产力、大陆风化等领域。

在Ba同位素研究中，地质标样的测定具有重要意义，其不仅是校正仪器质量偏差、验证数据准确性的重要依据，也是实现实验室间数据对比的关键环节。准确获取地质标样的Ba同位素组成是推动Ba同位素在地质应用研究中进一步发展的基础。然而，目前关于地质标样Ba同位素组成的研究报道仍较为有限，需要进一步探索与完善。

   针对以上问题，中国地质大学（北京）科学研究院博士研究生马顺容在导师韩贵琳教授的指导下，开展了高精度Ba同位素分析，并对21个国际地质标样进行了系统测试和对比验证。相关研究成果发表在国际著名质谱分析期刊《Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy》上。主要研究结果如下：

（1）采用AG50W-X12树脂高效分离Ba及基质元素，所建立的分离纯化方法能够满足大多数地质样品（岩石、土壤、沉积物）中Ba元素的分离需求（图1）。实验室长期分析精度（外部重现性）达到≤ ±0.07‰（图2），表明方法的稳定性和可靠性。

（2）本研究系统测定了多种典型地质标样的Ba同位素组成， 包括安山岩（AGV-2、GSR-2）、玄武岩（BHVO-2、 BCR-2）、花岗岩（GSR-1）、花岗闪长岩（GSP-2）、流纹岩（RGM-2）、页岩（GSR-5）和土壤（GSS-2）。测试结果与前人报道值在误差范围内一致（图3），进一步验证了本实验室建立的化学分离流程及MC-ICP-MS测试方法的可靠性和准确性。

（3）在此基础上我们还进一步报道了12个沉积物标准物质（GSD-1、GSD-2、GSD-3、GSD-6、GSD-7、GSD-7a、GSD-8、GSD-9、GSD-10、GSD-11、GSD-12 和 GSD-14）的Ba同位素组成特征。其中，9个沉积物标样的Ba同位素数据为首次报道，为今后实验室间的数据对比提供了有力参考。结果显示，这些沉积物标样的δ^138/134Ba 变化范围在 -0.31 ± 0.06‰ ~ 0.03± 0.07‰之间, 明显轻于目前已报道的海水（0.23‰ ~ 1.37‰）和河水样品 （-0.15‰ ~ 0.80‰）。这一结果表明，沉积物中的Ba同位素组成可能受到表生地球化学过程的显著影响，从而导致Ba同位素发生分馏。因此，Ba同位素在未来有望成为示踪地表生物地球化学过程的一种潜在新指标。

图1  多元素混合溶液与地质标样JG-2纯化过程Ba元素淋洗曲线

图2  实验室Ba同位素长期分析精度

图3  实验室间地质标样Ba同位素组成的对比

     本研究受国家自然科学基金项目的资助，论文信息：Ma Shunrong, Han Guilin*, Zhang Qian, Liu Jinke, Ding Ziyang, Zhao Ye. Barium isotopic analysis of geological reference materials by MC-ICP-MS. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. 2025, 228, 107185.

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.sab.2025.107185