五氟化溴法在分析氧化物和硅酸鹽礦物的氧同位素組成時，反應(yīng)溫度與反應(yīng)時間是關(guān)鍵要素。（目的）在保證反應(yīng)時間的前提下，研究較高反應(yīng)溫度條件(550～800℃)對五氟化溴法氧同位素組成分析的影響。（方法）在高反應(yīng)溫度條件下對國家標準物質(zhì)GBW04409進行氧同位素樣品制備與同位素組成分析表明：（結(jié)果）反應(yīng)溫度在550～675℃，獲得了較足量的O2產(chǎn)率，δ18O集中在10.4‰～11.8‰范圍，準確度較高；反應(yīng)溫度高于700℃后，O2產(chǎn)率降低，δ18O分布在10.8‰～26.8‰范圍，δ18O產(chǎn)生明顯的正偏差；通過分次氟化反應(yīng)、合并收集氣體的方式獲得了與標準物質(zhì)推薦值相吻合的δ18O分析結(jié)果。（結(jié)論）在高于700℃的反應(yīng)溫度條件下，BrF5與鎳反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)，增加了試劑消耗。由于BrF5試劑量不足，導致O2產(chǎn)率偏低從而引起氧同位素分餾。

穩(wěn)定同位素分析方法研究是穩(wěn)定同位素地球化學的重要組成部分，它是開展同位素理論及應(yīng)用的實驗基礎(chǔ)。目前已發(fā)現(xiàn)的礦物中，氧化物礦物已逾200種，在地殼中廣泛分布；發(fā)現(xiàn)的硅酸鹽礦物有600余種，約占已知礦物種的1/4，是三大類巖石的主要造巖礦物（潘兆櫓等，1994）。氧化物及硅酸鹽礦物中的氧同位素組成研究可獲得成巖成礦物質(zhì)來源（盧琦園等，2018；梁維，2019；趙如意等，2020）、成因（姜軍勝等，2015）、演化（郝光明等，2020）等重要信息，是揭示地殼中各類地質(zhì)、地球化學過程的重要手段之一。自Clayton and Mayeda（1963）建立了硅酸鹽及氧化物等礦物五氟化溴（BrF5）氧同位素分析方法以來，因其具有較高的分析精度，使得該分析方法和實驗裝置能夠在氧同位素地球化學應(yīng)用中得以不斷完善和改進（Clayton，1986；丁悌平等，1988，李延河等，1992；張建鋒等，2021），并成為經(jīng)典的氧同位素分析方法。

當前用于巖石和礦物中氧同位素組成的分析方法，主要有五氟化溴法、激光氟化法（Laser-fluorination）以及二次離子質(zhì)譜法（SIMS）。五氟化溴法是在真空條件下，試樣與BrF5試劑在恒溫加熱環(huán)境下發(fā)生氧化反應(yīng)釋放出O2，直接對O2（張建鋒等，2021）或轉(zhuǎn)化為CO2（Clayton and Mayeda，1963；李延河等，1992）收集，用氣體同位素質(zhì)譜儀進行氧同位素分析；激光氟化法是在真空腔體內(nèi)，通過紅外激光器對鎳反應(yīng)盤內(nèi)的試樣進行高溫加熱，并與預(yù)先引入的BrF5試劑發(fā)生氧化反應(yīng)釋放出O2，通過分子篩吸附收集，引入氣體同位素質(zhì)譜儀進行氧同位素組成分析(Sharp,1990;龔冰和鄭永飛，2003；高建飛和丁悌平，2007；劉熙等，2016)；二次離子質(zhì)譜法是利用熱電離銫源產(chǎn)生133Cs+一次離子轟擊樣品表面，使小部分粒子電離，二次離子經(jīng)樣品表面高壓加速后進入質(zhì)譜儀按荷質(zhì)比進行分離，并通過法拉第杯對16O-和18O-進行接收，經(jīng)標準樣品校正后計算其氧同位素組成（Valley et al.，1998；周麗芹等，2012；王潤等，2013）。由于巖石和礦物中的氧同位素組成分析的標準物質(zhì)多采用五氟化溴法進行定值，這使得激光氟化法（Laser-fluorination）和二次離子質(zhì)譜法（SIMS）所得實驗數(shù)據(jù)均與之進行比較，評價其準確度。

BrF5氧同位素組成分析方法雖然測試精度較高，但實驗影響因素較多。已有研究者對真空系統(tǒng)氣密性（李延河等，1992）、環(huán)境濕度（鄭淑蕙等，1986，李延河等，1992；張建鋒等，2019）、樣品純度（李延河等，1992）、氟化試劑純度（李延河等，1992；萬德芳和李延河，2006）、測試氣體對象（李延河等，1992；龔冰和鄭永飛，2003；Mattey and Macpherson，1993）、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間（Clayton and Mayeda，1963；Garlick and Epstein，1967；李延河等，1992；石曉等，2018）等對氧同位素組成分析的影響進行了研究與報道。Garlick and Epstein(1967)報道指出，由于反應(yīng)溫度或反應(yīng)時間不足，造成樣品中的氧提取不完全而導致的產(chǎn)率偏低，會引起分析結(jié)果產(chǎn)生負偏差，由于氟化試劑不足導致的產(chǎn)率偏低會引起分析結(jié)果產(chǎn)生正偏差；袁維玲等（1996）認為樣品與BrF5反應(yīng)過程的影響因素，反應(yīng)溫度是主要的，而反應(yīng)時間是次要的，但兩者之間需要適當調(diào)節(jié)。高的反應(yīng)溫度會加快化學反應(yīng)進程，尤其對于化學反應(yīng)速度緩慢、反應(yīng)時間較長的石榴子石、橄欖石、綠簾石、藍晶石及磁鐵礦等高溫難熔礦物。以往對于高反應(yīng)溫度對巖石和礦物中氧同位素組成分析結(jié)果的影響研究報道較少，Clayton and Mayeda（1963）認為在700℃下，未見BrF5分解的證據(jù)，并且在此溫度下，BrF5與鎳反應(yīng)器反應(yīng)不太明顯；袁維玲和潘飛云（1996）提及溫度過高會加劇BrF5與鎳金屬材料的反應(yīng)；陳忠民（1990）提到反應(yīng)溫度過高，試劑腐蝕反應(yīng)器，且析出的氧與反應(yīng)器內(nèi)壁反應(yīng)生成氧化物，上述觀點均缺乏系統(tǒng)性實驗證據(jù)，給實驗研究人員參考帶來不便。因此，本文以用于巖石和礦物氧同位素組成分析進行質(zhì)量監(jiān)控的國家標準物質(zhì)GBW04409（石英）為研究對象，開展高溫條件下BrF5氧同位素組成分析實驗，探討高反應(yīng)溫度對氧同位素組成分析的影響，確定巖石和礦物BrF5法氧同位素組成分析的反應(yīng)溫度上限范圍，為獲取高精密度、高準確度的實驗結(jié)果提供參考依據(jù)。

1.實驗部分

1.1實驗原理

在真空條件下，將一定量的含氧礦物或巖石試樣與BrF5試劑在恒溫加熱條件下進行氟化反應(yīng)釋放出O2，將生成的O2與其他副產(chǎn)物分離、純化后，使用5Å分子篩對O2進行收集，解吸后引入氣體同位素質(zhì)譜儀的雙路進樣系統(tǒng)進行氧同位素組成分析。

天然物質(zhì)中氧同位素組成通常用δ18 O表示，為了便于國際比較，通過樣品與國家標準物質(zhì)GBW 04409（石英）δ18 O值的比較測量，將樣品δ18 O值轉(zhuǎn)換成相對國際標準V-SMOW的δ18 OV-SMOW值。

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