于超、张亮亮等: ZYC01: 适用于原位Sr同位素分析的高Sr单斜辉石潜在参考物质【AS，2026】

发布时间：2026-09-04     作者：    阅读：1次

单斜辉石是岩石圈地幔中Sr和稀土元素的主要储库，对地幔Sr同位素组成的长期演化具有重要控制作用。高精度的单斜辉石原位Sr同位素分析（LA-MC-ICPMS）需要使用高Sr含量的基体匹配参考物质进行校正。然而，合适的单斜辉石参考物质长期匮乏。目前已报道的天然单斜辉石参考物质中，仅有一个（Batbjerg-1）Sr含量超过500 μg g⁻1，且该样品来源偏远、难以获取。其他六种标样Sr含量仅50-340 μg g⁻1，导致测试时仪器信号强度不足，制约了高精度分析的开展。在缺乏基体匹配标样的情况下，部分研究不得不采用合成玻璃或磷灰石等非基体匹配标样进行校正，但这种做法对数据准确性的影响从未被系统评估过。

图1 ZYC01单斜辉石样品照片及树脂靶照片

针对这一关键问题，中国地质大学（北京）于超博士，在张亮亮副研究员、许博教授和施光海教授的共同指导下，对一块产自西伯利亚（可能源于Inagli岩体）的深绿色单斜辉石巨晶ZYC01（图1），开展了系统研究。研究团队利用SEM、EPMA、LA-ICPMS、TIMS和LA-MC-ICPMS等多种分析技术，对ZYC01的化学组成和Sr同位素均质性进行了全面表征。同时，团队系统对比了基体匹配与非基体匹配校正策略对数据准确性的影响。

图2 ZYC01单斜辉石的背散射电子图像

图3 ZYC01单斜辉石En-Wo-Fs分类图解

研究团队首先通过背散射电子图像和电子探针分析确认，ZYC01单斜辉石在化学组成上高度均一，无环带或矿物包裹体（图2）。其平均主量成分为CaO 24.6 wt.%、MgO 17.5 wt.%、SiO₂ 55.1 wt.%，在En-Wo-Fs三元图上全部集中落入透辉石区域（图3）。LA-ICPMS分析显示，ZYC01的Sr含量高达约2001 μg g⁻1，是目前所有已报道单斜辉石参考物质中最高的。更重要的是，其Rb含量极低（<0.01 μg g⁻1），Er和Yb含量也分别仅为0.304和0.275 μg g⁻1，有效避免了⁸⁷Rb和稀土双电荷离子对Sr同位素测量的干扰。ZYC01富集轻稀土、亏损重稀土，(La/Yb)N比值为13.6-22.2，无显著Eu异常（图4）。

图4 ZYC01单斜辉石球粒陨石标准化稀土元素配分模式

图5 TIMS分析获得的ZYC01⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值

在Sr同位素均质性方面，TIMS分析给出ZYC01的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值为0.705946 ± 0.000006（2SD, MSWD = 0.4; n = 8）（图5）。研究团队利用LA-MC-ICPMS对14个碎片的308个分析点进行了分析，给出的平均值为0.705956 ± 0.000080（2SD, MSWD = 1.1; n = 308）（图6），所有数据点的离散完全由分析不确定度解释。这一结果充分证明ZYC01在颗粒内部及颗粒之间均具有优异的Sr同位素均质性，可作为可靠的原位Sr同位素分析参考物质。

图6 LA-MC-ICPMS分析获得的ZYC01⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值及直方图

图7 不同参考物质校正ZYC01所得⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值对比

更重要的是，本研究首次系统揭示了基体匹配对单斜辉石原位Sr同位素分析的至关重要性。研究发现，当使用基体匹配的单斜辉石标样YY09-47进行校正时，ZYC01的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr结果与TIMS参考值高度一致（图7）。然而，当使用非基体匹配的合成玻璃（BHVO-2G、BCR-2G）校正时，结果系统偏低，偏移量超过0.0004；即使用磷灰石（MAP-1、MAP-4）校正，也产生了约0.00006的偏差（图7）。这一发现表明，即使仪器本身在不同基体间能够获得准确测量（如玻璃校正玻璃、磷灰石校正磷灰石时结果均准确），一旦将非基体匹配标样应用于单斜辉石未知样品，仍会引入不可忽视的系统偏差。

该研究的创新性体现在三个方面。第一，提供了目前最高Sr含量的单斜辉石参考物质。ZYC01的Sr含量（2001 μg g⁻1）高于此前所有报道的单斜辉石标样，显著提升了LA-MC-ICPMS分析时的信号强度和测试精度。第二，首次系统量化了激光原位非基体匹配校正Sr同位素的偏差幅度。通过严谨的对照实验，研究清晰地证明了玻璃和磷灰石校正分别会产生>0.0004和0.00006的系统偏移，为学界提供了重要的方法学警示。第三，ZYC01的巨晶特性使其具备大规模分发的潜力，有望成为地幔地球化学研究中广泛使用的“消耗品”和“标杆”。

上述成果受国家自然科学基金项目（42473039, 42121002）资助，发表在《Atomic Spectroscopy 》上：Chao Yu（于超）, Liang-Liang Zhang（张亮亮）*, Bo Xu（许博）*, Di-Cheng Zhu（朱弟成）, Jin-Cheng Xie（谢锦程）, Qing Wang（王青）, Chen-Xu Pan（潘辰旭）, Li-Min Zhou（周利敏）, Qian Ma（马倩）, Hao-Ran Dou（豆浩然）, and Guang-Hai Shi（施光海）*, ZYC01: A potential natural clinopyroxene reference material for in situ Sr isotopic analysis, Atomic Spectroscopy, 2026.

全文链接：https://doi.org/10.46770/as.2026.0025

参考文献：

(1) Zhao, H.; Zhao, X. M.; Le Roux, P. J.; Zhang, W.; Wang, H.; Xie, L. W.; Huang, C.; Wu, S. T.; Yang, J. H.; Wu, F. Y.; Yang, Y. H. Natural Clinopyroxene Reference Materials for in situ Sr Isotopic Analysis via LA-MC-ICP-MS. Frontiers in Chemistry, 2020, 8, 594316.

(2) Duan, L. J.; Zhang, L. L.; Zhu, D. C.; Xie, J. C.; Wang, Q.; Xu, W. T.; Xu, L. J.; Odlum, M. L.; Pan, C. X.; Shi, G. H. MAP-1 and MAP-4: Gem-Quality Apatite Reference Materials for In Situ Sr Isotopic Analysis by LA-MC-ICP-MS. Geostandards and Geoanalytical Research, 2025, 49, 885–900.