地质样品中铁同位素飞秒激光剥蚀原位微区分析和参考物质研究

Iron is not only one of the major elements of the Earth and Earth-like planets, and also has special properties of geological, geochemical, biochemical and astrochemical. Research on iron isotope composition can provide new scientific evidence for diagenesis, mineralization, redox conditions, magmatic evolution and geological processes and other important theoretical and application problems. The disadvantages of Fe isotope bulk analysis are time-consuming, low spatial resolution etc., the literatures and our previous studies suggest that it is feasible and necessary to establish laser ablation in-situ microanalysis method for Fe isotopic analysis. This work intends to establish a proven microanalysis method for Fe isotopic analysis in the China for the first time，through experimental studies and optimization of parameters and conditions of instruments of femtosecond laser ablation system and MC-ICP-MS and correction strategy study, we also intend to develop some of external reference materials, and the another aim is to develop an in situ microanalysis method and provide a tool for rapid Fe isotopic analysis of geological samples like single minerals or thin-sections, to establish a platform for domestic and foreign counterparts analysis services finally. This study will greatly facilitate the use of Fe isotope in geology research and improve the accuracy and reliability of the spatial resolution and has important application value and theoretical significance in geological research especially for mantle processes and metallogenic study.

铁不仅是地球和类地行星的主要组成元素之一，还具有特殊的地质地球化学、天体化学和生物化学性质。对铁同位素组成的研究有可能为成岩成矿作用、氧化-还原条件、岩浆演化和地质过程等重大理论与应用问题提供新的科学依据。传统的铁同位素整体分析存在耗时、空间分辨率低等缺点，文献和我们以往的研究工作表明，铁同位素的激光剥蚀原位微区分析方法的建立是可行和必要的。本课题将通过实验研究和优化飞秒激光剥蚀系统和多接收等离子质谱仪器条件参数和校正策略，研制铁同位素微区分析外部参考物质，在国内首次建立成熟可靠的薄片和单矿物中铁同位素原位微区分析技术方法，为地质样品中铁同位素组成的快速分析提供工具，最终建立可为国内外同行服务的分析平台。本研究将大大促进利用铁同位素进行地质研究的准确性和可靠性并提高空间分辨率，在地质研究尤其在地幔过程及矿床成矿研究中具有重要的应用价值和理论意义。

铁是一种重要的过渡族金属元素，对铁同位素组成的研究有可能为成岩成矿作用、氧化-还原条件、岩浆演化和地质过程等重大理论与应用问题提供新的科学依据。本研究利用Nu 1700型多接收电感耦合等离子体质谱，以Ni同位素作为内标校正仪器质量歧视效应，建立了Ni内标加入校正法高精度铁同位素分析测试技术。利用激光剥蚀系统与大型高分辨多接收等离子质谱联用对铁硫化物矿物中Fe同位素组成进行了分析，建立了激光剥蚀-多接收等离子体质谱Fe同位素原位微区分析方法（δ56Fe精度0.10‰，2SD，斑束17μm），研制了CB、LY和AA018这三个黄铁矿Fe 同位素参考物质，成功建立了可为国内外同行服务的Fe同位素微区分析平台，这将大大促进利用铁同位素进行地质研究的准确性和可靠性并提高空间分辨率，在地质研究尤其在岩石学和矿床学研究中具有重要的应用价值和理论意义。此外对鱼洞子群磁铁石英岩和围岩片岩中磁铁矿、黄铁矿Fe同位素和S同位素进行了原位微区分析，结果表明磁铁石英岩中磁铁矿的Fe同位素组成和片岩中黄铁矿Fe同位素组成既有区别又有相同之处，二者具有相同的Fe同位素组成峰值，而磁铁石英岩中黄铁矿Fe同位素组成与片岩中黄铁矿Fe同位素组成完全不同，这表明磁铁石英岩中磁铁矿和片岩中黄铁矿Fe同位素具有相同或相似的成因和Fe同位素物质来源，而磁铁石英岩中黄铁矿和片岩中黄铁矿Fe同位素具有不同的成因和物质来源。磁铁石英岩中黄铁矿S同位素组成和片岩中黄铁矿S同位素组成特征基本一致，因此可以推断磁铁石英岩中黄铁矿S同位素和片岩中黄铁矿S同位素具有相同的物质来源。