鐵同位素地球化學概述

尚小謹

摘 要： 鐵是生物體所必須的營養元素之一，并廣泛存在于各類礦物、巖石、流體和生物體中。自然界中鐵由四個穩定同位素組成：54Fe、56Fe、57Fe和58Fe。由于鐵同位素間的質量差較小，在自然界中發生的鐵同位素分餾較弱，故直到高精度多接收器等離子體質譜儀（MC-ICP-MS）的出現，鐵同位素的地球化學應用開始成為可能。目前鐵同位素的組成采用兩種不同的表示方式：δ（千分偏差）和ε（萬分偏差）。鐵同位素組成報道兩組比值，即56Fe/54Fe和57Fe/54Fe。由于自然過程鐵同位素的分餾較弱，需要進一步放大樣品的組成差異，采用了ε值表達法，即樣品與標準物質的萬分偏差。目前所采用的鐵同位素標準物質有兩種，分別為歐盟參考物質與測量研究所（IRMM）提供的高純度鐵IRMM-014和火成巖標樣（由15塊地球火成巖和5塊月球高鈦玄武巖混合制成）。

關鍵詞： 鐵同位素; 分餾; 質譜儀; 組成; 標準物質

【中圖分類號】P597 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.209

1 緒論

Fe是一種過渡金屬元素，廣泛分布于自然界的各系統中，普遍參與生物行為過程。Fe有4個同位素：54Fe（5.90%）、56Fe（91.52%）、57Fe（2.25%）和58Fe（0.33%）。通過分析和測試Fe同位素的組成，大概能推斷存在和分布在古代和現代地球上，乃至在其他行星（如金星）上的生命活動。作為地殼中最豐富的元素之一，鐵存在于各種巖石和礦物中，廣泛參與風化過程。鐵也是一種氧化還原敏感元素，對于其他無機重金屬的傳遞非常重要。此外，作為生物群的必需微量營養素之一，Fe被認為與海洋和湖泊的初級生產有關。

1.1 鐵同位素的研究現狀

鐵元素是太陽系里豐度最高的金屬元素，與太陽系的來源以及地球的產生和演化密切相關。……