2016, Vol. 35
自20世纪70年代以来，Sm-Nd同位素体系在同位素地球化学和同位素地质年代学中有着广泛的运用，经典的热电离质谱(TIMS)一直是Sm-Nd同位素质谱测定的基准技术。随着质谱技术的快速发展，特别是20世纪90年代中期多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的问世，显著提高了Sm-Nd同位素的分析效率，使得MC-ICP-MS成为经典的TIMS技术的重要补充。一方面是溶液方式，样品溶解后通过传统的化学分离方法，纯净的Sm和Nd组分可以快速进行质谱测定，相对传统的TIMS技术，效率大大提高(Walder and Freedman，1992; Walder et al.，1993; Luais et al.，1997；梁细荣等，2003；杨岳衡等，2007；Yang et al.，2010a，2010b，2011)。另一方面，激光取样(LA)与MC-ICP-MS联机技术测定轻稀土富集地质样品(如磷灰石、独居石、褐帘石等)中的Sm-Nd同位素，由于该方法具有较高的空间分辨率(约10～100 μm)，可以原位(in situ)获取矿物内部Sm-Nd同位素组成的空间变化信息，而且对样品的制备要求大大降低，测试速度大大加快，特别是配合微区矿物的U-Th-Pb年龄测定和微量元素分析，可以对矿物的成因演化提供重要的制约参数(Foster and Vance，2006; Foster et al.，2007; Foster and Carter，2007; McFarlane and McCulloch，2007，2008; Yang et al.，2008，2009a; Gregory et al.，2009; Henderson et al.，2010; Wu et al.，2010a，2010b，2010c，2011，2013a，2013b; Fisher et al.，2011; Iizuka et al.，2011a，2011b; Mitchell et al.，2011; Donnelly et al.，2012; Liu et al.，2012; 侯可军等，2013; Kimura et al.，2013; Goudie et al.，2014; Hammerli et al.，2014; Xu et al.，2015)，LA-MC-ICP-MS已经成为开展原位微区Sm-Nd同位素研究的重要研究手段，这恰恰是经典的TIMS技术所不能或者难以实现的。
自第1篇(Foster and Vance，2006)LA-MC-ICP-MS测定磷灰石、榍石Sm-Nd同位素的文章发表以来，过去10年，先后有英国、澳大利亚、中国、加拿大、日本等研究小组开展了相关的实验方法研究，并取得了一系列应用研究成果，这些研究成果发表在 Geology，JP，EPSL，CG，Lithos，JAAS，CSB等权威刊物上，充分显示了LA-MC-ICP-MS测定Sm-Nd同位素技术对相关学科的巨大推动作用。本文主要针对近10年来国内外LA-MC-ICP-MS激光原位地质样品Sm-Nd同位素测定方法进行综合评述。
1 基本测定方法介绍激光原位Sm-Nd同位素测定时，样品的制备加工过程与锆石激光原位U-Pb定年相似，将挑选出的具有代表性的矿物晶体用环氧树脂固定，经过抛光、光学和背散射或阴极发光照相后，放入激光剥蚀系统的样品剥蚀池中，根据样品选择合适的激光能量和束斑大小，对样品进行微区原位剥蚀。也可以把标准薄片直接放入剥蚀池进行分析测定。
LA-MC-ICP-MS技术的基本原理是聚焦的激光作用于平整的样品表面，由于激光与样品相互作用，被激光剥蚀出来的样品气溶胶颗粒被载气带到离子源ICP，样品离子化后，进入MC-ICP-MS质谱进行同位素比值测定。载气早期是使用氩气，后来发现氦气具有灵敏度高、样品气溶胶沉积少等优点而被更加广泛采用，最近研究表明，气溶胶在进入ICP之前，混合少量氮气能够提高灵敏度2～3倍(Xu et al.，2015)，充分显示了该技术在低含量样品和高空间分辨率方面的潜在优势和应用前景。随着科学技术的快速发展，激光本身已经从20世纪90年代初的长波长的红外激光(1064 nm)逐步发展到现在广泛使用的短波长的紫外激光(213 nm，193 nm)，其显著的优点是激光剥蚀的样品气溶胶颗粒更加细小、均匀，热效应小，元素之间分馏小(如U/Pb)。目前，广泛使用的激光主要是213 nm和193 nm 2种类型，尤其是193 nm的使用更加广泛和普及，而最新发展的飞秒激光则具有更加广阔的应用前景，有关激光的详细介绍参见文献(Wu et al.，2006; Yuan et al.，2008; Hu et al.，2012; Kimura et al.，2013)。
至于激光原位测定Sm-Nd同位素的质谱仪器主要是Thermo Fisher Scientific的Neptune和Neptune Plus MC-ICP-MS，少有采用Nu MC-ICP-MS仪器(表 1只见1篇文献)。因此，在后面的介绍中将重点以Thermo Fisher Scientific Neptune MC-ICP-MS为例。Neptune MC-ICP-MS由TRITON(TIMS)和ELEMENT2(ICP-MS)2部分组成，在离子光学通路上采用双聚焦(能量聚焦和质量聚焦)设计，并采用动态变焦(zoom)将质量色散扩大至17%。Neptune MC-ICP-MS上配有9个法拉第杯接收器和一个离子计数器。除了中心杯和离子计数器外，其余8个法拉第杯配置在中心杯的两侧，并以马达驱动进行精确的位置调节。另外，Neptune MC-ICP-MS采用虚拟放大器专利技术，在每个探测器同时采集完一个Block后，运用软件自动轮流更换其后的放大器电路，在采集九个Block后，各放大器电路与原探测器恢复一致。该技术可有效地消除因各法拉第杯接收器后的放大器的增益不同所造成的同位素比值的误差，从而提高测定的精度。
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表 1 过去十年激光原位测定地质样品Sm-Nd同位素的测定对象和主要文献 Table 1 Accessory minerals and reference materials used for in situ Sm-Nd isotopic measurement by using LA-MC-ICP-MS in last decade |
而激光原位Sm-Nd同位素测定的主要对象是轻稀土元素富集的矿物，例如磷灰石、独居石、褐帘石、榍石、钛锆钍矿、钙钛矿、异性石、氟碳铈矿、铁锰结核、烧绿石等(Foster and Vance，2006; Foster et al.，2007; McFarlane and McCulloch，2007，2008; Yang et al.，2008，2009a; Gregory et al.，2009; 段瑞春等，2009； Wu et al.，2010a，2010b，2010c，2011，2013a，2013b; Fisher et al.，2011; Iizuka et al.，2011a，2011b; Mitchell et al.，2011; Donnelly et al.，2012; Liu et al.，2012; 侯可军等，2013; Kimura et al.，2013; Goudie et al.，2014; Hammerli et al.，2014; Xu et al.，2015)。
2 关键技术问题如前所述，上个世纪90年代中期，商业化的MC-ICP-MS出现使其成为经典TIMS测定Sm-Nd同位素技术的重要补充，但是，运用Sm-Nd同位素质谱测定的绝大多数MC-ICP-MS只是采用溶液进样方式，并没有充分发挥MC-ICP-MS与LA联机在微区原位同位素测定方面的优势和长处。与原位微区Sm-Nd同位素不同，1995年商业化MC-ICP-MS刚出现，原位微区Sr同位素(斜长石)和Hf同位素(锆石)的研究成果就发表在 EPSL和Chemical Geology，充分显示了LA-MC-ICP-MS微区原位同位素测定的应用前景和优势(Christensen et al.，1995; Thirlwall and Walder，1995)。但原位微区Sm-Nd同位素测定技术的突破比微区Sr同位素和Hf同位素晚了整整10年，直到2006年才有第一篇LA-MC-ICP-MS测定磷灰石、榍石Nd同位素的文章发表，这其中的关键技术难点在于同质异位素干扰的校正。
在Sm-Nd同位素地球化学和同位素地质年代学中，通常需要同时准确测定 147 Sm/144 Nd和143 Nd/144 Nd 值，然后根据公式(1)计算得到初始的 143 Nd/144 Nd 值：
LA-MC-ICP-MS在Sm-Nd同位素测定时，由于没有Sm-Nd的分离与纯化，质谱测试过程中 144 Sm 干扰 144 Nd，148 Sm 干扰 148 Nd，150 Sm 干扰 150 Nd(表 2)，而其他复合离子(Ba氧化物和氮化物)也可能有干扰，但已有工作证明其影响有限(Foster and Vance，2006; McFarlane and McCulloch，2007，2008; Yang et al.，2008; 侯可军等，2013; Xu et al.，2015)，通常可以改变MC-ICP-MS的仪器条件参数来降低或消除影响；本文重点讨论激光原位Sm-Nd同位素测定的关键技术难点：同质异位素的干扰校正(Foster and Vance，2006; McFarlane and McCulloch，2007，2008; Yang et al.，2008; 侯可军等，2013; Xu et al.，2015)。
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表 2 激光原位Sm-Nd同位素测定的干扰和法拉第杯结构参数(Neptune MC-ICP-MS) Table 2 Parameters of isobaric interferences and Farday cup configuration for in situ Sm-Nd isotopic measurement by using LA-MC-ICP-MS |
自2006年以来，目前有9家实验室先后开展了激光原位Sm-Nd同位素测定工作，基本上都是采用下面的思路和数据处理步骤来进行在线或者离线数据处理(公式2～8)。首先计算Sm同位素分馏系数(βSm)(无质谱干扰的 147 Sm和149 Sm，其比值不同实验室稍微有差别，后面会详细讨论)，根据同位素丰度(经验值或文献推荐值)依次计算出 144 Sm 测定值，计算出 144 Nd 测定值。然后计算Nd同位素分馏系数(βNd)(146 Nd和144 Nd)，最后计算 147 Sm/144 Nd和143 Nd/144 Nd 值。这里需要特别说明的是，激光原位Sm-Nd同位素与Sr同位素和Hf同位素不同，激光原位测定的Sr同位素和Hf同位素测定值基本代表其初始的Sr同位素(Rb/Sr值低，如斜长石和磷灰石等)和Hf同位素(Lu/Hf值低，如锆石和斜锆石等)(Wu et al.，2006; Yang et al.，2009a)。从公式1不难看出，需要准确获得其 147 Sm/144 Nd 值，才能得到初始的 143 Nd/144 Nd 值。同时，为了检验干扰校正的有效性，激光原位Nd同位素测定时，通常会列出相应的稳定同位素 145 Nd/144 Nd 值(推荐值为0.348 415，Wasserburg et al.，1981)。计算公式如下：
如前所述，尽管第1篇激光原位Sm-Nd同位素测定文章的发表比MC-ICP-MS的诞生晚了整整10年，也比第1篇激光原位Sr同位素和Hf同位素文章发表晚了10年，但自MC-ICP-MS诞生之初，1992年发表的第1篇MC-ICP-MS文章就已经尝试使用标准Sm-Nd混合溶液来检验其同质异位素干扰扣除能力其实验结果显示了MC-ICP-MS新技术的潜在优势和应用前景。1997年，Luais等(1997)尝试了用第一代MC-ICP-MS P54对没有Sm-Nd分离的稀土样品溶液直接进行高精度的Nd同位素测量，作者通过测定 147 Sm 的强度和自然界中 147 Sm/144 Sm 值，扣除 144 Sm 对 144 Nd 的干扰。在质量分馏校正中，为避免因 144 Sm 对 144 Nd 的干扰而影响同位素的精度，Luais等(1997)采用了 146 Nd/145 Nd=2.071943，而不是通常采用的 146 Nd/144 Nd=0.7219对样品的Nd同位素测量值进行分馏校正，尽管两组比值都是引自Wasserburg等(1981)发表的Nd稳定同位素组成。Luais等(1997)研究的初衷是简化Nd同位素分析过程中的样品化学分离制备流程，即溶解后的样品溶液只需要过一次标准阳离子交换树脂后得到的稀土混合样品溶液后，直接进行Nd同位素质谱测试，提高Nd同位素分析效率，但他采用的分馏校正稳定同位素比值不为大家所常用，这无疑大大限制了该方法的应用和进一步推广。尽管如此，这一研究思路无疑为后来开展激光原位Sm-Nd同位素测定提供很好的启示和借鉴意义。
2006年，英国Bristol大学研究小组Foster和Vance报道了磷灰石、榍石和铁锰结核的激光原位测定Sm-Nd同位素数据结果，首次证明了LA-MC-ICP-MS测定Nd同位素的可行性和可靠性，他们采用迭代的算法来对 146 Nd/144 Nd 反复迭代，直到 146 Nd/144 Nd 收敛，作者指出Sm/Nd值不同的对象，需要迭代的次数不同，少则2～3次，多则10次。随后，作者对采自喜马拉雅造山带和全新世河砂样品中的碎屑磷灰石进行了裂变径迹定年和微区原位Sm-Nd同位素分析，以确定河床沉积物的各主要源区及其剥蚀量，显示了该技术在定量确定各构造单元隆升速率在造山带演化历史的研究中的重要意义，同时他们也通过铁锰结核的Nd同位素研究来研究北冰洋中深海Nd同位素的变化，充分显示了该方法的巨大应用前景(Foster and Vance，2006; Foster et al.，2007; Henderson et al.，2010)。
2007年，澳大利亚国立大学的研究小组首次对独居石、磷灰石和褐帘石开展了激光原位Sm-Nd同位素的工作，为校正 144 Sm 对 144 Nd 的干扰，McFarlane等首次采用没有干扰的 147 Sm/149 Sm 值来获得Sm的分馏因子，但是，他们采用的Sm同位素是他们实验室的经验值，即通过对实验室的Sm标准溶液的测量，McFarlane等(2008)采用 147 Sm/149 Sm=1.06119，144 Sm/149 Sm=0.2103，再用经过干扰校正的 146 Nd/144 Nd=0.7219进行Nd同位素分馏校正，最终获得 143 Nd/144 Nd，其测试精度小于20×10-6。通过向JNdi-1 Nd标准溶液中加入不同比例的Sm溶液的方法对上述干扰和质量校正过程进行验证，表明Sm/Nd值小于0.3的混合溶液，获得 143 Nd/144 Nd 值与Nd标准溶液的推荐值在仪器分析误差范围内一致。通过对比 147 Sm/149 Sm 值和146 Nd/144 Nd 值的相关性，McFarlane等观察到Sm和Nd的分馏行为的差异性。而且发现获得 143 Nd/144 Nd 值，总是比TIMS的 143 Nd/144 Nd 推荐值低了(70～80)×10-6，作者把这个差异归咎于MC-ICP-MS的分馏行为比TIMS大了一个数量级。随后，他们运用建立的方法对澳大利亚南部Challenger金矿寄主围岩2件样品(W1和MT-1)中的独居石进行微区原位Sm-Nd同位素分析，W1样品的27次Sm-Nd原位分析，获得了的结果与前人应用全岩Sm-Nd同位素研究获得的结果相符，且获得的所有测量点的Sm-Nd同位素组成均沿着2450 Ma(Shrimp年龄)参考等时线分布，说明样品自形成以来其Sm-Nd同位素体系保持封闭，说明独居石晶体的重熔和再结晶作用并未导致其Sm-Nd同位素体系的开放(McFarlane and McCulloch，2007，2008; Gregory et al.，2009; Iizuka et al.，2011a，2011b)。
2008年，杨岳衡等(2009)开展了钙钛矿、独居石、榍石和磷灰石等激光原位Nd同位素测定，所采用的是没有干扰的 147 Sm/149 Sm 值来获得Sm的分馏因子，与澳大利亚国立大学同行不同的是，他们提出了标准化的参考值(147 Sm/149 Sm=1.08680，144 Sm/149 Sm=0.22332，Dubois et al.，1992; Isnard et al.，2005)来校正Sm同位素分馏，而不是实验室的经验值，同时作者激光原位Sm-Nd同位素的磷灰石、钙钛矿测定结果也得到了检验，证明了该技术的可行性和可靠性。如 图 1所示，他们对标准玻璃NIST610(Sm/Nd=1，Sm，Nd=500 μg/g)，采用作者提出的校正参数，获得 134 Nd/144 Nd 值与TIMS的测定值在误差范围完全一致，说明对轻稀土富集的地质样品，激光原位技术可以获得可信的Sm-Nd同位素结果。随后，他们对山东蒙阴地区金伯利岩中的钙钛矿开展了激光原位Sr-Nd同位素工作，对金伯利岩的初始岩浆源区的同位素进行了很好的制约，为国际同行开展金伯利岩研究提供了重要的研究手段。随后该研究小组在激光原位Sr-Nd-Hf同位素的副矿物(磷灰石、榍石、独居石、钙钛矿、异性石、烧绿石、钙钛钍矿和氟碳铈矿等)标样研发和应用方面开展了一系列的工作，大大拓宽了激光原位Sr-Nd-Hf同位素的研究对象和应用范围。Wu等(2010)首次开展了异性石和钙钛钍矿的激光原位Nd同位素的研究，为含有该类矿物的同位素地球化学研究开辟了新领域。Yang等(2014)首次系统对目前常用的磷灰石年代学标样开展Sr-Nd同位素的准确定值，探讨了不同矿物基体之间对激光原位Nd同位素测定的影响，为国内外同行开展磷灰石激光原位Sr-Nd同位素的工作奠定了基础。相关工作详见参考文献(Yang et al.，2008，2009a; Wu et al.，2010a，2010b，2010c，2011，2013a，2013b; Mitchell et al.，2011; Liu et al.，2012; Huang et al.，2015)。
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图 1 激光原位测定SRM NIST610玻璃的Nd同位素结果(a)与TIMS结果(b)(据Yang et al.，2014) Fig. 1 The Nd isotopic compositions of the reference SRM NIST 610 by using LA-MC-ICP-MS(a)are consistents with those obtained by using TIMS(b)(after Yang et al.， 2014) |
自此以后，可以说激光原位Nd同位素测定已经基本成熟。澳大利亚GEMOC研究小组采用213 nm激光和Nu MC-ICP-MS联机对印度地区的金伯利岩中的钙钛矿开展了激光原位Sr-Nd同位素测定，来研究研究金伯利岩的初始岩浆同位素组成，为了避免 144 Sm 对 144 Nd 的干扰，作者采用了与Luais相同的校正方法，即用 146 Nd/145 Nd 来进行Nd同位素分馏校正(Donnelly et al.，2012)。加拿大纽芬兰纪念大学的研究小组合成了掺杂Sm的JNdi-1的玻璃用于LA-MC-ICP-MS的方法研究，并且采用NIST610玻璃作外部校正获得 147 Sm/144 Nd 值，他们也采用了杨岳衡等(2009)提出的校正方法。中国地质科学院矿产资源研究所MC-ICP-MS实验室采用相同的方法研发了磷灰石(PE)的Sr-Nd同位素实验室内部标准(侯可军等，2013)。日本地球演化研究所的研究小组尝试用高阻放大器来测定低含量的Nd同位素组成的工作，充分地显示了该技术在低含量Sm-Nd同位素测定的有益尝试(Kimura et al.，2013)。澳大利亚James Cook大学的研究小组对独居石、磷灰石的Nd同位素来研究地壳的演化(Hammerli et al.，2014)。中国地质大学(武汉)矿产资源与地质过程国家重点实验室研究小组采用氮气增敏技术对测定磷灰石、独居石等Nd同位素，并以此探讨激光原位Nd同位素测定过程中的非质量分馏行为(Xu et al.，2015)。
如前所述，激光原位Nd同位素测定的核心技术问题就是同质异位素干扰校正。从目前已有文献来看，除了英国Bristol大学研究小组早期采用迭代算法外，其他实验室都是采用无干扰的 147 Sm和149 Sm 来获取Sm分馏因子，然后计算 144 Sm 在144M的贡献。不同的是，不同实验室采用了不同Sm同位素值。最近Fisher等系统研究了不同Sm同位素组成对 143 Nd/144 Nd 值测定的影响(图 2a)。相对其他校正参数相比，采用标准化的参数(147 Sm/149 Sm=1.08680，144 Sm/149 Sm=0.22332，Isnard et al.，2005)，对不同Sm/Nd值，能够获得准确的Nd同位素结果，充分说明了该方法的有效性。这也是标准化Sm值能够被更多的国内外同类实验室使用的重要原因(Fisher et al.，2011; 侯可军等，2013; Hammerli et al.，2014; Xu et al.，2015)。
最新的研究表明，英国Bristol大学实验室也开始采用标准化Sm的校正参数来研究金伯利中钙钛矿的Nd同位素，从而来探讨金伯利岩的初始岩浆同位素组成(Sarkar et al.，2014)。激光原位Nd同位素测定的另外一个重要参数是 147 Sm/144 Nd 值，如 图 2b所示，以AP2磷灰石为标准，磷灰石MAD能够获得准确的 147 Sm/144 Nd，但是，其他矿物材料的 147 Sm/144 Nd 值，明显了偏离了其推荐值，而且2个独居石标准(Nama.和Mana.)的偏差基本也是一致的，这都充分证明了激光原位Nd同位素测定时，需要用同种矿物材料作为标准，来有效地消除不同矿物之间的基体效应的影响(Yang et al.，2014)。另外，笔者从Sarkar等(2014)文章也能看到激光原位与溶液方法获得的 147 Sm/144 Nd 值存在明显的系统偏差，揭示这种基体效应的存在。
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图 2 不同Sm同位素组成对Sm/Nd值不同的 143 Nd/144 Nd 结果比较(a)(据Fisher et al.，2011)和激光原位Nd同位素测定时，不同矿物材料对 147 Sm/144 Nd 值影响(b)(据Yang et al.，2014) Fig. 2 The comparison among 143Nd/144Nd ratios of accessory minerals with various Sm/Nd ratios and different Sm isotopic compositions(after Fisher et al.， 2011)and 147Sm/144Nd ratios of different minerals obtained by using in situ LA-MC-ICP-MS through external calibration(after Yang et al.， 2014). |
近10年来，激光原位测定地质样品Sm-Nd同位素方法快速发展，同时也带动和促进了Sm-Nd同位素质谱测试的发展。首先改变了传统的Sm-Nd同位素质谱测定方式。MC-ICP-MS可以直接测定只经过标准阳离子交换树脂的稀土混合溶液，采用激光原位Nd同位素相同的数据处理方式，同样可以获得高精度的 143 Nd/144 Nd 值，减少了化学分离流程，提高了质谱测试效率(Yang et al.，2010a)。在此基础上，有人把样品溶液经过一次化学分离来保证稀土元素100%回收，直接进行质谱测定，通过一次MC-ICP-MS质谱测定来同时获得 147 Sm/144 Nd和143 Nd/144 Nd 值，实现了无需稀释剂加入，一次质谱测定来快速获得Sm-Nd同位素数据的报道(Yang et al.，2013; Sánchez-Lorda et al.，2013)。其次，改变了经典的TIMS的Sm-Nd同位素质谱测试方式。最近的研究表明，运用相似的处理方式，进行同质异位素扣除，经典的TIMS技术同样可以直接测定经过标准阳离子交换树脂的稀土混合溶液，这在以前是不可能的，也是难以想象的(Li et al.，2011b)。在此基础上，Li等(Li et al.，2011a，2011b，2012a，2012b，2014)通过优化稀释剂组合，采用 148 Nd-152 Sm 混合稀释剂替代传统的 150 Nd-149 Sm 混合稀释剂，成功尝试将纯化后的Sm和Nd组分加载到同一灯丝上，通过一次TIMS质谱测定，同时获得系列岩石标样的 147 Sm/144 Nd和143 Nd/144 Nd 值结果，证明了此方法的可行性和可靠性，其分析效率较TIMS提高了1倍。
目前报道的激光原位Nd同位素的研究都是轻稀土富集样品，也就是Sm/Nd值远小于1，如 图 3a所示，144 Sm 的干扰只占144(Sm+Nd)的1％～6%(对应Sm/Nd比为0.1～0.5)，即使Sm/Nd=1的NIST 610玻璃，144 Sm 的干扰只占144(Sm+Nd)的10%，已有的工作已经很好地证明了目前采用的标准化Sm参数，可以有效扣除同质异位素干扰，从而获得可靠的Nd同位素数据(图 4b)。但是，自然界中也有Sm/Nd大于1的矿物，如 图 3b所示，磷钇矿是重稀土富集的矿物，同时也是具有低Pb特征的U-Pb定年对象，其Sm/Nd>1，其变化范围也大，介于3～9之间，如何进行干扰校正是目前还没有攻克的技术难关(图 4b)。如果能够实现磷钇矿的原位Nd同位素测定，无论对磷钇矿的同位素地球化学研究，还是激光原位Nd同位素测定技术本身都具有非常重要的研究意义。
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图 3 激光原位测定地质样品Nd同位素时Sm/Nd与 144 Sm/(144 Sm + 144 Nd)关系图 Fig. 3 The relationship between Sm/Nd and 144Sm/(144Sm+144Nd)ratios of geological samples obtained by using in situ Sm-Nd using LA-MC-ICP-MS |
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图 4 轻稀土富集(a)和重稀土富集(b)的地质样品稀土配分模式图 Fig. 4 REE distribution patterns for geological samples with enriched light rare earth elements(a)and heavy rare earth elements(b) |
目前，激光原位Nd同位素测定对象绝大多数都是Nd含量比较高的地质样品。已有文献研究表明，当Nd含量大于500 μg/g，激光原位技术可以获得可信的Nd同位素数据，这无疑大大限制了激光原位Nd同位素技术的应用范围，因为自然界大多数地质样品Nd含量小于500 μg/g。最新研究表明，日本地球演化研究所的研究小组采用飞秒激光和高阻放大器，尝试对23 μg/g玄武岩基质进行Nd同位素测定研究(Kimura et al.，2013)。可以预见，随着技术的快发展，采用高阻技术、Jet Cone和X cone技术，还有氮气增敏技术手段，不久的将来，激光原位Nd同位素的测定对象和应用范围必将大大拓宽。
5 结论近10年来，激光原位测定地质样品Sm-Nd同位素技术获得了快速的发展。LA-MC-ICP-MS技术对轻稀土富集矿物可以获得可靠的 147 Sm/144 Nd和143 Nd/144 Nd 值，是当前进行激光原位Sm-Nd同位素测定的主要技术，配合矿物微区U-Th-Pb年龄测定和微量元素分析，可以对矿物的成因演化提供重要的制约参数。多元同位素体系(Sr-Nd-Hf同位素、U-Th-Pb定年和微量元素)的联合测定，Nd含量低地质样品(小于500 μg/g)和高Sm/Nd值矿物(如磷钇矿Sm/Nd远远大于1，有时甚至达到10)的Sm-Nd同位素组成的准确测定是未来激光原位Sm-Nd同位素测定需要进一步拓宽的应用领域，具有很大的发展空间和广阔的应用前景。
致谢： 刘勇胜教授积极组稿分析地球化学新进展专栏，为此付出了辛勤的劳动，审稿人对论文初稿提出了很多很好的意见和建议，进一步完善和提高了论文质量，在此一并致以诚挚的谢意。
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