孔凯等-GGR:提出了碳酸盐团簇同位素数据标准化的新方法

  

  碳酸盐团簇同位素是目前不断发展的古温度代用指标,在地球科学诸多领域中具有重要的应用价值。在分析测试方面,要获得准确可靠的碳酸盐团簇同位素组成(如Δ47值),通常需要使用合适的标准物质进行数据标定。近年来,碳酸盐标准校正法的提出,呈现出诸多以往传统气体标准校正所不具备的优势,使得越来越多实验室在校正碳酸盐Δ47值时使用苏黎世联邦理工学院 (ETH Zurich)制备的四套方解石标样,即ETH-1,ETH-2,ETH-3和ETH-4。这些标样一般由ETH的Bernasconi教授无偿提供给各实验室,然而每份标样的分发量较少仅有约0.5 g,在高强度的测试下,这些标样消耗较大,一旦消耗完很难确保ETH实验室或其他实验室能够制备出相同同位素组成的标样。此外,随着碳酸盐双团簇同位素体系(Δ4748)的发展,目前已经发现ETH系列标样由于δ48值范围较小并不是理想的Δ48校正标准。

  针对以上技术难题,中国科学院广州地球化学研究所稳定同位素地球化学学科组孔凯博士生与郭炀锐副研究员等人采用了溶解无机碳同位素交换法和高温固态重排法合成了一套具有不同形成温度和同位素值范围(δ47: ~10‰至66‰; δ48: -4‰ 至108‰)的碳酸钡标样,并利用气体标准结合ETH系列标准对这套标样进行长期的标定分析。研究取得以下主要认识:1)本研究提出的合成实验方法可获得特定温度下Δ47 值高重现性、成分均一稳定的碳酸钡晶体;2)利用合成碳酸钡可以实现对仪器线性效应和尺度偏离的有效校正,可准确约束质谱测量或前处理过程中导致的Δ47偏差,从而改善了标准数据的长期的重现性(图1);3)结合具有Δ47 I-CDES90校准值(团簇同位素研究群体公认的参考值)的ETH标样的测试标定,合成碳酸钡可作为团簇同位素实验室理想的内部标准,用于校正未知样品的Δ47值,从而减少ETH标样的消耗,在未来也有望用于Δ48的数据标准化。
  该研究成果发表于国际地学主流期刊Geostandards and Geoanalytical Research。研究获得了国家自然科学基金(42003001, 42173016, 42021002)、中国科学院广州地球化学研究所“涂光炽优秀青年学者计划”(TGC202103)和功能开发项目(GIG-GNKF-202001)的联合资助。
  论文信息:Kong, K.(孔凯), Guo, Y.*(郭炀锐), Deng, W.(邓文峰), and Wei, G.(韦刚健) (2023). Synthetic Witherite for Standardization of Clumped Isotope (Delta 47) Analyses, Geostandards and Geoanalytical Research, https://doi.org/10.1111/ggr.12520.
图1 碳酸钡标准Δ47值的长期重现性与相应的残差(ΔΔ47
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