郭煬銳等-GGR: 碳酸鹽雙團(tuán)簇同位素全自動(dòng)分析系統(tǒng)的成功研發(fā)
?碳酸鹽雙團(tuán)簇同位素是近些年發(fā)展起來(lái)的新型同位素技術(shù),屬于目前碳酸鹽團(tuán)簇同位素地球化學(xué)研究領(lǐng)域的技術(shù)前沿。相比于單團(tuán)簇同位素(Δ47)體系,雙團(tuán)簇同位素(Δ47–Δ48)可識(shí)別并校正碳酸鹽動(dòng)力學(xué)相關(guān)的同位素不平衡分餾,從而獲得更精準(zhǔn)的團(tuán)簇同位素溫度重建結(jié)果。利用Δ47和Δ48的分餾關(guān)系,還能區(qū)別碳酸鹽形成機(jī)制以及為示蹤成巖蝕變溫度提供額外約束。盡管雙團(tuán)簇同位素技術(shù)在地球科學(xué)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景,但是當(dāng)前該技術(shù)方法面臨兩大研究瓶頸:1)商用分析系統(tǒng)設(shè)備和維保成本高昂;2)傳統(tǒng)手動(dòng)樣品制備流程繁瑣、人為干擾影響大,嚴(yán)重限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。此外,針對(duì)Δ48目前常用的固體碳酸鹽參考標(biāo)準(zhǔn)是否能有效實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室間數(shù)據(jù)的一致性還有待檢驗(yàn)。
?針對(duì)上述難題,中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所郭煬銳副研究員和博士生郭羽翯等研究團(tuán)隊(duì),自主研發(fā)了前處理系統(tǒng),并與253 Plus同位素比值質(zhì)譜儀聯(lián)用實(shí)現(xiàn)在線測(cè)試,該分析系統(tǒng)整合了可編程邏輯控制器(PLC)與酸解裝置、低溫純化及溫度控制單元,實(shí)現(xiàn)了最少人工干預(yù)下的連續(xù)自動(dòng)化分析(圖1)。該系統(tǒng)采用簡(jiǎn)易化硬件設(shè)計(jì),不僅成本可控,還具備高度靈活性,可根據(jù)不同研究需求進(jìn)行定制化改造,適配其他同位素分析體系。研究團(tuán)隊(duì)通過一系列碳酸鹽參考物質(zhì)(包括實(shí)驗(yàn)室自制碳酸鋇BSD-1、BSD-2及ETH-1/2/3/4、GU-1、C1、C2等國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))進(jìn)行測(cè)試,表現(xiàn)出優(yōu)異的數(shù)據(jù)分析重復(fù)性:Δ47值的標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為0.003‰–0.023‰?(1 SD),Δ48值為0.029‰–0.078‰?(1 SD)。經(jīng)數(shù)月穩(wěn)定性驗(yàn)證,不同分析周期的歸一化數(shù)據(jù)未出現(xiàn)顯著漂移(圖2),進(jìn)一步證實(shí)了系統(tǒng)的可靠性能。
?研究團(tuán)隊(duì)將部分國(guó)際通用標(biāo)樣的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與已發(fā)表結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)基于固體碳酸鹽(未使用平衡氣體標(biāo)準(zhǔn))的歸一化方法有望實(shí)現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)室間Δ48數(shù)據(jù)的一致性(圖3),為解決該領(lǐng)域目前存在的實(shí)驗(yàn)室間數(shù)據(jù)可比性難題提供了新方案。該分析系統(tǒng)的研發(fā)成功,不僅大幅提升了雙團(tuán)簇同位素分析的效率和數(shù)據(jù)可靠性,還降低了技術(shù)門檻,使更多實(shí)驗(yàn)室能夠根據(jù)該研究提出的搭建方法開展相關(guān)研究,有望促進(jìn)雙團(tuán)簇同位素技術(shù)在古氣候重建、地質(zhì)過程示蹤等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

圖1. 前處理系統(tǒng)實(shí)圖

圖2.?碳酸鹽參考標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)據(jù)長(zhǎng)期重現(xiàn)性結(jié)果

圖3. 實(shí)驗(yàn)室間碳酸鹽標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對(duì)分析結(jié)果
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?相關(guān)研究成果近期發(fā)表于國(guó)際地學(xué)專業(yè)期刊《Geostandards and Geoanalytical Research》。該研究獲得了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDB0840200)和國(guó)家自然科學(xué)基金(42373004,42173016)的資助。
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論文信息:Guo,?Y.*(郭煬銳),?Guo,?Y.(郭羽翯),?Tang,?F.(唐飛),?Deng,?W.(鄧文峰)和Wei,?G.(韋剛?。?(2026).?Developing an automatic preparation system for dual clumped isotope analyses of carbonates.?Geostandards and Geoanalytical Research,
論文鏈接: https://doi.org/10.1111/ggr.70041

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