铊(Tl)同位素作为近二十年发展起来的稳定同位素体系, 在行星科学、古海洋学、地幔地球化学、岩石成因以及矿床学等领域能够提供其他同位素体系难以获得的重要信息，是地球科学深入探索的重要研究手段。然而，由于Tl同位素分析难度大，世界上也仅有个别实验室可以完成Tl同位素分析。为满足Tl同位素在地学研究中日益增长的需求，中国科学院广州地球化学研究所王朝阳博士生、董飞羽博士生在李杰正高级工程师的指导下，利用深地过程与战略矿产资源全国重点实验室的实验平台建立并优化了Tl同位素分析方法，为Tl同位素地球化学研究提供了坚实的技术支持。

 在样品溶解方面，为验证高温灼烧（~600℃）对Tl同位素分馏的影响，选择7个不同类型的富有机质样品，分别采用高压釜溶解法和灰化溶解法进行样品溶解。经过相同的分离纯化和上机测试过程后，分析结果显示有机质含量偏低（TOC≤1.8%）的样品Tl同位素组成不受高温灼烧的影响，而有机质含量高（e.g. TOC = 25%）的样品高温灼烧后Tl含量减小、Tl同位素组成变重（图1）。因此，在Tl同位素分析中使用灰化溶解法还需谨慎。

图1 高压釜溶解法和灰化溶解法处理的标准物质Tl同位素值和Tl含量图

 在化学纯化方面，基于AG1-X8阴离子树脂建立起单柱离子交换法，采用4N HNO₃-1N HCl 的混酸介质上样和淋洗基体，既保证了Tl 在树脂上完全吸附, 也可以快速完成基体元素的淋洗，这一流程将传统双柱法所需的3~4天缩减到了3~4小时，极大地提高了实验效率。该方法的回收率可达~100%（图2），分析的标样值与前人报道的结果一致。同时，还利用该方法首次测定了9个中国国产地质标样的Tl同位素值，填补了我国国产标样Tl同位素分析的空白。

图2 AG1-X8树脂的GSP-2的淋洗曲线

 在分析测试方面，目前均采用通过向样品中加入²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb（NIST SRM 981 Pb）进行仪器质量歧视校正。模拟计算发现, 在加入NIST SRM 981 之前, 样品中残余Pb 的含量达到0.0043ng/g 就可导致Tl 同位素分析偏差达0.6 ɛ-unit, 这说明即使是极低的Pb 残留量也会导致测试结果不准确，如此低的空白水平对实验操作及实验环境都提出了极高的要求。因此，尝试采用¹⁸⁶W/¹⁸⁴W（NIST SRM 3163 W）作为Tl 同位素测试过程的仪器质量歧视校正指标。与Pb相比，化学分离过程中基本不引入W 污染，测试过程中¹⁸⁶W/¹⁸⁴W 和²⁰⁵Tl/²⁰³Tl 也显示明显的线性相关（图3）。对常用的地质标样进行分析, 精度高于0.08‰, 与Pb校正的精度基本一致。W 同位素标样的引入拓宽了Tl 同位素分析方法的发展方向, 也为Tl 同位素的地质应用提供了更加有力的支撑。

图3 ln(¹⁸⁶W/¹⁸⁴W)与ln(²⁰⁵Tl/²⁰³Tl)的相关性

 相关成果发表在分析地球化学主流期刊《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》和《Geostandards and Geoanalytical Research》上。该研究受到国家自然科学基金（42373030）和中国科学院战略重点研究项目（XDB0840200）联合资助。

论文信息：

Wang Zhaoyang（王朝阳）, Dong Feiyu（董飞羽）, Yin Lu（尹露）, Liu Junjie（刘俊杰）, Zhong Qiaohui（钟桥辉）, Li Jie*（李杰）. 2024. Determination of thallium isotopic composition through MC-ICP-MS with mass bias corrected using admixed W. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 39(10): 2443-2451.

Dong Feiyu（董飞羽）, Wang Zhaoyang（王朝阳）, Yin Lu（尹露）, Li Jie*（李杰）. 2025. Determination of Thallium Isotope Ratios in Ten Geological Reference Materials, and of Thallium Isotopic Fractionation Effects Related to Sample Digestion by Dry Ashing. Geostandards and Geoanalytical Research.

论文链接：https://doi.org/10.1039/D4JA00187G

https://doi.org/10.1111/ggr.12599