发布时间：2025-05-13浏览次数：10
铱(lr)是铂族元素(PGE)重要成员，在示踪关键地质过程，如天体撞击事件、行星分异、硫化物熔体相互作用及贵金属成矿作用等，发挥重要作用。然而，由于强烈亲铁性，铱在行星早期演化阶段优先富集于核部，导致硅酸盐地球(尤其是地壳)中铱高度亏损，大陆上地壳丰度仅22 pg/g（ppt)。极低铱含量(亚ppb级)样品的精准测定长期面临技术挑战，制约了铱地球化学研究的深入开展。
南京大学关键地球物质循环与成矿全国重点实验室李伟强教授团队基于同位素稀释法与MC-ICP-MS多离子计数系统开展研究，实现了少量（<1 g）地质样品中超微量铱（pg/g）的准确测定，并将该方法成功应用在晚始新世天体撞击事件的示踪研究中，取得重要新进展。
此分析方法（图1）主要优势包括:
1. 低本底的样品前处理：采用同位素稀释法(191Ir稀释剂)结合PFA罐酸溶法，在130°加热板消解并实现同位素平衡，简单高效且低本底。
2. 高效基体分离：基于AG MP-1阴离子交换树脂洗脱可去除99%以上Eu、Lu、Hf等干扰元素。
3. 高灵敏度：采用Nu 1700 Sapphire MC-ICP-MS的离散打拿极电子倍增器双离子计数系统(191Ir和193Ir静态同步接收)，结合SSB质量分馏校正，使检测限低至0.35 pg/g。
图1地质样品中超低铱含量分析方法简要流程图
基于上述方法，研究团队分析了K-Pg界线标准样品DINO-1及6种USGS标样(BHVO-2、BCR-2等)的Ir含量，与文献值高度吻合(图2)。此外，首次报道了11种国际标样的铱含量数据(图2)，涵盖基性岩(DTS-2、W-2)、长英质岩(GSP-2、QL0-1等)、沉积岩(SGR-1、SCO-1、COQ-1)及变质岩(SDC-1)等关键地质储库，为研究岩浆过程、表生作用及撞击事件等提供了重要基础数据。
图2不同地质标样铱含量测试结果
该方法成功应用在晚始新世天体撞击事件的示踪研究中。
晚始新世是地球从持续2.5亿年的"温室期"向现代"冰室期"过渡的关键阶段，地质记录中保存了地外物质输入激增的重要证据，不仅形成了Popigai（直径约100 km）和Chesapeake Bay（直径40-85 km）两个巨型撞击坑，还在全球沉积层中留下了显著地外³He异常和撞击溅射物记录。团队通过对意大利中部相距90公里的Massignano和Monte Vaccaro两个海相剖面开展精细对比分析，成功识别出这两次撞击事件的地球化学指纹。对Monte Vaccaro剖面开展了高分辨率铱（Ir）含量分析（图3），结果显示该剖面仅在Popigai撞击层位（-0.02-0 m）出现766 ppt的铱峰值，与前期利用中子活化法获得的数据高度吻合。Chesapeake Bay撞击体可能源自Koronis小行星家族内一次H型母体的破碎事件。通过多指标综合解析，不仅厘清了始新世末撞击事件序列的物质来源，更为太阳系内天体碰撞-沉积记录的耦合机制提供了关键证据。
图3意大利Monte Vaccaro剖面中铱含量变化图
铱含量分析方法的开发研究近期发表在《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》。南京大学地球科学与工程学院关键地球物质循环与成矿全国重点实验室骨干李伟强教授和安诗超工程师为通讯作者，李伟强教授课题组硕士生徐诚为第一作者。意大利晚始新世海洋沉积物中记录的行星撞击事件研究成果发表于《Geology》。李伟强教授课题组博士后Samuele Boschi为第一作者和通讯作者，合作者包括隆德大学Birger Schmitz教授，中国科学院紫金山天文台廖世勇副研究员。相关研究得到了国家自然科学基金杰出青年科学基金项目、中央高校基本科研业务费专项资金，以及关键地球物质循环与成矿全国重点实验室的支持。
论文信息
Xu C., Li W., and An S. (2025) Determination of ultralow iridium concentration in small geological samples using isotope dilution coupled with multiple ion counting inductively coupled plasma mass spectrometry: Journal of Analytical Atomic Spectrometry.https://doi.org/10.1039/D4JA00374H
Boschi S., Schmitz B., Liao S., Xu C., Li W. (2025) Traces of major collisional events in the asteroid belt in late Eocene marine sediments in Italy. Geology, https://doi.org/10.1130/G52994.1