碳酸盐岩Sr同位素制备方法的评价和优化

The key point of the application of the carbonate strontium isotope in geology is to obtain accurate primary 87Sr/86Sr ratio, which is mostly determined by the carbonate dissolution method for strontium isotope. In recent years, diverse carbonate dissolution methods have been applied to carbonate rocks. However the accuracy of the methods are not clear and debates exist in deciding the appropriate leaching acid and procedures. That is because the studied subjects in predecessors’ researches are natural geological carbonate samples, which are not homogeneous in mineral and chemical compositions with unknown 87Sr/86Sr ratios. In this project, we intends to make up mixed standard carbonate sample by using standard reference materials based on the mineral compositions of the geological carbonate. Taking advantage of the homogeneity and known 87Sr/86Sr ratio of the mixed standard sample, evaluation on the accuracy of different dissolution methods would be done by comparing the obtained 87Sr/86Sr ratio from different methods and 87Sr/86Sr ratio of target carbonate mineral of the mixed standard sample. Finally, we plan to provide the optimized dissolution method by further optimizing the leaching conditions, based on the analyses of the dissolution behavior of the non-carbonate minerals under different dissolution acid.

碳酸盐岩Sr同位素在地质中的应用受限于Sr同位素数据的准确性，而样品制备技术是准确获取碳酸盐岩Sr同位素数据的关键。因此，开展对碳酸盐岩Sr同位素制备方法的研究至关重要。当前国内外的制备方法繁多，但是在淋滤介质和淋滤步骤的选择上争议较大；并且由于前人在探讨淋滤条件时采用的是成分不均一和原始87Sr/86Sr值的天然地质样品，导致不同制备方法的准确性缺乏评估。本项目拟依据碳酸盐岩的矿物组成，人工配制由不同矿物的标准物质组成的碳酸盐岩混标样品。混标样品成分均一，其原始的87Sr/86Sr值即为碳酸盐标准矿物的87Sr/86Sr值。然后，以此混标样品为实验对象进行实验，系统评价当前主要制备方法的准确性，为制备方法的选择提供可靠的依据。最后，分析Sr干扰矿物在不同淋滤介质下的溶解行为，进一步优化淋滤条件，提出优化的制备方法，最终为碳酸盐岩Sr同位素在地质中的广泛应用提供更加准确的实验数据支持。

碳酸盐岩Sr同位素地层学（SIS）作为一个重要的化学地层指标，在地质上具有广泛的应用。但是，在提取碳酸盐岩原始的Sr同位素组成的过程中，其很容易受到粘土矿物等外来物质的Sr信号干扰。为了准确提取碳酸盐岩的原始Sr同位素信息，前人提出了很多不同的制备方法。但是，因为前人采取的研究对象均为成分未经过严格均一性验证并且其原始Sr同位素比值未知的天然地质样品，当前大家对不同制备方法的准确性争议较大。为了解决这一问题，本项目人工配制并分析了一系列碳酸盐岩混标样品。这些混标样品由碳酸盐岩标准矿物（白云岩JDo-1和灰岩GBW03105a）和对碳酸盐岩Sr同位素分析干扰较大的粘土矿物（GBW03103）所组成。研究表明，这些混标样品的Sr含量和Sr同位素比值均一，因此可用于评价不同制备方法的准确性，并且对制备方法进行优化。.我们以此混标样品为实验对象，用醋酸等共进行了12步分步淋滤实验。结果表明，酸预淋洗过程能有效降低外来干扰矿物对目标碳酸盐矿物的Sr干扰。但是化学淋滤过程并不能完全移除粘土矿物等带来的Sr污染，尤其是对纯度较低和初始87Sr/86Sr较低的碳酸盐岩样品。.本项目提出了优化的碳酸盐岩Sr同位素制备方案：首先，用醋酸淋洗掉约60%的样品；然后，用醋酸溶解约20%的样品用于分析87Sr/86Sr比值，并舍弃掉最后10%的样品。此简化的制备方法操作简便快捷，并且具有相对高的准确度，能提高全岩碳酸盐岩样品获取的Sr同位素比值的准确性，有效扩展碳酸盐岩Sr同位素在地质中的应用，尤其是在重建长周期Sr同位素变化曲线中的应用。