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中科院地质与地球物理研究所 稳定同位素分析实验室

中科院地质与地球物理研究所 稳定同位素分析实验室

实验室简介

  所属系统:地球物质成分与物质性质分析系统

  简介:

   稳定同位素实验室目前拥有国际上先进的MAT系列稳定同位素气体质谱仪MAT-251、 MAT-252、Delta-S及国内研制的硫同位素专用质谱。同时,配备有8个不同元素稳定同位素的提纯制备室,可以对不同岩石、矿物、流体包裹体、土壤、水、气、石油、植物等物质中的C、S、H、O、N、Si、Ar及有机化合物进行同位素分析测定。稳定同位素实验室重点服务于岩石圈构造演化、矿产资源、环境等研究课题项目,为其提供稳定同位素分析测定方面的有力支撑。稳定同位素实验室是开放型实验室。近年来,与国内外同类实验室进行多次技术方面交流。国际原子能机构(IAEA)对我们水中的氢和氧同位素分析测量技术给予了好评。

  化学前处理实验室介绍

  1.碳同位素制备室

   碳同位素制备室可对不同的水、气、植物、土壤、石油、包裹体及岩石矿物常量及微量样品进行有机碳和无机碳同位素的提纯制备。有机碳制备采用真空高温密闭裂解方法。技术先进,数据稳定,重现性好。分析误差在0.1‰以内。

  2.水中氧同位素制备室

   水中氧同位素的制备是采用较为先进、自动化强的二氧化碳-水平衡法及毫克级微量水平衡法来完成。通过测定与水相平衡的二氧化碳中的18O/16O值来确定水中的氧同位素组成。该设备的特点是:24支平衡器定量准确,密封性好;进气装置均匀稳定,工作效率高。该方法分析误差在0.1‰以内。

  3.水中氢同位素制备室

  水中氢同位素制备室采用锌法和国际水同位素实验室先进的铬法提纯技术来制备氢同位素。铬法的优点是:反应快速、完全、同位素分馏小、测量重现性好。该方法可以从水及植物中提取氢以进行IRMS测定其δD。分析误差在1‰以内。

  4.硫同位素制备室

  该实验设备是在真空系统和高温条件下把硫酸盐和硫化物转化为纯净的SO2气体,以备IRMS分析测量,测定其34S与32S的比值。与传统实验装置相比,该设备增加了戊烷分离装置,能有效除去产物中的CO2等杂气, 提高分析测量的精度和准确度,分析误差控制在±1‰以内。

  • 4.1 黄铁矿的化学提取

   黄铁矿是自然界岩石中的常见矿物,它通常分布于岩浆岩和沉积岩中,它也是矿床中的常见矿物。近年来对于它的深入研究,特别是对其硫同位素的研究,为深入研究矿床的成因和地史时期古环境提供了重要的指示。但多数岩石中黄铁矿含量较少,肉眼也不容易辨识,物理选矿也很困难。

   我们可以通过化学方法提取岩石中的黄铁矿。这种方法的优点是能将岩石中分散的,肉眼不可见的黄铁矿转化为纯度高的硫化银(Ag2S),提供准确的硫同位素分析数据。这种化学提取黄铁矿方法的建立为更广泛的地质样品的硫同位素分析提供了可能。

  • 4.2 碳酸盐岩的硫同位素分析方法

   对于碳酸盐岩的同位素研究目前主要是偏重碳、氧同位素。其实碳酸盐岩中普遍含有结构性的微量硫酸盐,对于其中硫酸盐的提取为分析碳酸盐岩的硫同位素提供了可能。

   我们建立了一套化学方法提取碳酸盐岩中微量硫酸盐的方法,提取的硫酸盐被转化为硫酸钡(BaSO4),提供准确的硫同位素分析数据。

  5.BrF5法氧同位素制备室

  BrF5法氧同位素制备室采用在高真空条件下,利用BrF5与矿物进行高温反应,使其中的氧全部脱出并转化为CO2,以进行IRMS测定δ18O值。矿物中的氧同位素组成包含着有关矿物成因及形成条件的重要信息,因此岩石圈中氧同位素研究已成为火山岩和变质岩以及矿床研究的重要工具。本方法分析误差在0.1‰以内。

  另外本实验室具有如下前处理分析方法(实验流程略):

  1)包裹体中甲烷的碳、氢同位素分析测试方法;

  2)包裹体中碳、氢、氧同位素的分析测试方法;

  3)水中硫酸根的硫、氧同位素的分析测试方法;

  4)水中硝酸根的氮、氧同位素和氨根中的氮、氢同位素分析测试方法;

  5)石油中有机硫同位素分析测试方法;

  6)动物化石中磷酸盐中氧同位素分析测试方法;

  7)岩石矿物中硅同位素分析测试方法;

  8)岩石矿物中氮同位素分析测试方法(建立中)。