锆（Zr）是一种典型的高场强元素，在地质过程中主要以四价形式存在。其稳定同位素（⁹⁰Zr、⁹¹Zr、⁹²Zr、⁹⁴Zr、⁹⁶Zr）在示踪岩浆分异、地壳-地幔相互作用、海洋地球化学循环以及行星早期演化等方面具有重要应用价值。然而，传统Zr同位素分析方法通常需要使用高浓度酸介质和复杂的多步分离流程，导致样品处理周期长，且常常依赖双稀释剂校正，限制了该同位素体系在常规地质研究中的广泛应用。

为突破上述技术瓶颈，国科大硕士研究生肖雨辰（培养单位：中国科学院广州地球化学研究所）在国科大博士生导师、中国科学院广州地球化学研究所正高级工程师李杰指导下，基于自主制备的三辛基氧化膦（TOPO）萃淋树脂，开发了一套简便高效的单柱分离纯化Zr的流程，并结合标准-样品间插校正与Sr内标归一化法（C-SSBIN），实现了对地质样品中Zr同位素的高精度测定。主要技术创新包括：

（1）在化学分离方面，系统表征了TOPO树脂在硝酸介质中对Zr的强吸附行为（Kd＞5000 mL/g）及在含氟介质中的高效解吸特性，建立了单柱分离流程（图1）。该流程有效去除了基体及干扰元素（如Ca、Ti、Cr、Fe、Zn、Ba、Mo等），流程空白仅0.3-0.7 ng，Zr回收率高达～98%（图2），为后续非双稀释剂校正策略提供了关键前提。

图1 不同浓度的硝酸和氢氟酸条件下Zr和Mo在TOPO树脂上的分配系数（K_d）

图2 Zr在TOPO树脂上的洗脱曲线

（2）在MC-ICP-MS测试方面，由于Sr和Zr具有良好相关的仪器质量分馏行为（R²＝0.99，图3），因此采用C-SSBIN法进行质量分馏校正。对NIST SRM 3169标准溶液长期重复测试获得的外部重现性（2SD）为±0.061‰（n＝106），对国家（GSB） Zr标液的测试精度为±0.047‰（n=16）。（图4）

图3 测量的Zr同位素与Sr同位素之间的相关性

图4 对NIST 3169Zr的重复性测试结果（a）和GSB Zr的重复性测试结果（b）

（3）以NIST SRM 3169为基准，对7种国际地质标准物质（涵盖玄武岩、安山岩、花岗闪长岩、花岗岩及页岩）进行了重复分析，获得的δ ⁹⁴/⁹⁰Zr NIST SRM 3169值与已报道数据在误差范围内高度一致（图5），充分验证了方法的准确性和普适性。

图5 本研究测定的7种地质参考物质的Zr同位素组成

本研究基于自制的TOPO单柱分离流程与C-SSBIN校正策略相结合，显著简化了样品前处理步骤，降低了试剂消耗和分析成本，为常规地质样品Zr同位素分析提供了一种高效、实用的新方案，为深入理解岩浆演化、地壳物质循环及表生过程提供了可靠的技术支撑。相关成果发表于国际光谱学期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry。该研究获得国家自然科学基金（42373030）的资助。国科大硕士生肖雨辰（培养单位：中国科学院广州地球化学研究所）为本文第一作者，国科大博士生导师、中国科学院广州地球化学研究所正高级工程师李杰为本文通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1039/d6ja00233a