利用MC-ICP-MS测定铁同位素方法综述

霍金晶，韩延兵

(1.合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009；2.中国地质调查局西安地质调查中心，西北地质科技创新中心，陕西 西安 710054)

铁是类地行星中丰度最高的元素之一，占地球质量的30%，是地核的主要组成元素，也是地幔和地壳的重要组成部分。铁通常以0、+2和+3这3种价态赋存于各类岩石、矿物、流体和生物体中，并广泛参与多种地球化学和生物化学过程。此外，铁还是一种重要的微量营养元素，海水中3价铁的低溶解度是微生物生产力的重要制约因素(Craddock， et al., 2011)。

铁有4种稳定同位素，分别是54Fe、56Fe、57Fe、58Fe (丰度分别为5.845%、 91.754%、2.1191%、0.291 9%)(Berglund， et al., 2011)和一个放射性同位素60Fe (半衰期 2.6 Ma)。对于灭绝核素60Fe (半衰期2.6 Ma，衰变成稳定的60Ni)的研究主要用于宇宙化学中早期太阳系形成以及行星地核中可能的放射热源的研究(Sahijpal， et al., 2007)。

在多接收电感耦合等离子体质谱MC-ICP-MS (Multi Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)出现之前，铁同位素组成的主要由热电离质谱 TIMS (Thermal Ionization Mass Spectrometry)来测定。TIMS具有相对较小的偏差，但是偏差十分不稳定并且不容易校正。相比而言，MC-ICP-MS虽然相较于TIMS仪器的质量偏差更大，但是这种偏差更为稳定(Dauphas， et al., 2009; Millet， et al., 2012)，而且前者的测试精度和重现性更好。正因为如此，MC-ICP-MS对铁同位素组成的精确测定使铁在地球化学和生物化学示踪领域得到了广泛应用。过去十几年的研究发现：火成岩石和矿物之间存在显著的铁同位素分馏，铁同位素可以更好的制约古海洋铁循环，现代海水铁同位素组成可以限定现代海洋铁循环等。与此同时，对静态和动态同位素分馏因素的实验研究为天然样品中铁同位素变化提供了可靠的解释(Dauphas， et al.,2017)。……