Ba同位素分析方法综述

田兰兰，于慧敏, ，南晓云，黄 方,

1.中国科学技术大学 地球和空间科学学院 中国科学院壳幔物质与环境重点实验室，合肥 230026；2.中国科学院 比较行星学卓越创新中心，合肥 230026

钡（Ba）是第六周期第二主族的碱土金属元素，原子序数为56，相对原子质量为137.327。由于化学性质非常活泼，Ba在自然界中不存在单质形式，自然界中最常见的钡矿物为重晶石（BaSO4）和毒重石（BaCO3），二者都难溶于水。Ba在球粒陨石和硅酸盐地球中的平均含量分别为2.41×10-6和 6.60×10-6（McDonough and Sun, 1995）。 由 于Ba是大离子亲石元素，在核幔分异过程绝大部分的Ba会进入地幔中，地核中的Ba含量几乎为零（McDonough et al., 2001; McDonough et al., 2003）。Ba在地幔部分熔融过程中高度不相容，会优先进入到熔体相，因此地幔中Ba的平均含量（～6.9×10-6）远远低于地壳（～628×10-6）和沉积物（～776×10-6） （Sun and McDonough, 1989；McDonough and Sun, 1995；Plank and Languir, 1998；Rudnick and Gao, 2003;Rudnick and Gao, 2014）。同时，Ba是流体活动性元素（Kessel et al., 2005），在俯冲过程中富含水的大洋沉积物和洋壳脱水释放出的流体带走大量的Ba进入地幔楔之中（Morris and Ryan，2003），当少量地表物质俯冲进入地幔时将会引起地幔中很明显的Ba含量变化。因此，Ba元素可以用来示踪与俯冲有关的活动（Elliott et al., 1997；Pearce and Stern, 2006）和地壳物质再循环过程（Murphy et al.,2002; Kuritani et al., 2011）。

Ba在反演古海洋生产力方面是一个非常敏感的元素。海洋中Ba的停留时间（～8000 a）长于海洋的混合时间（～1000 a），但由于循环过程与生物活动相关，其在海水中呈类营养元素分布，因此Ba在海洋中为非保守元素（Edmond et al., 1979）。在上层海水中，生物作用会促使硫酸钡在过饱和微环境中发生沉淀，所以上层海水中溶解态的Ba浓 度 较 低（～30 nmol·kg-1）（Horner et al., 2015;Cao et al., 2016; Bates et al., 2017; Bridgestock et al.,2018）。随着深度增加，重晶石发生部分溶解，使得Ba含量逐渐升高（～150 nmol·kg-1; Horner et al.,2015）。在沉积物中，由于……