稳定Nd同位素是近年来新兴的非传统稳定同位素体系，已经在高温岩浆分异、早期地球演化和太阳系冷凝历史等方面的研究中显示出良好的应用潜力。然而，目前在低温地球化学过程会造成多大程度的稳定Nd同位素分馏、什么因素控制着稳定Nd同位素分馏以及稳定Nd同位素分馏与传统放射成因同位素¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd有什么关系等一系列问题的认知几乎还处于空白。

       针对这一科学问题，中国科学院广州地球化学研究所稳定同位素地球化学学科组白江昊博士生在韦刚健研究员、马金龙正高级工程师、王志兵副研究员、张乐高级工程师和严爽副研究员等老师的指导下，与广东省科学院生态环境与土壤研究所钟松雄博士合作，选取了经历强烈化学风化的海南新生代玄武岩风化剖面HK06开展系统的研究。该剖面的基础数据非常齐全，具有详细的矿物组成、主微量元素含量、以及Mg- Fe-Cu-Mo -Zn-Ti等稳定同位素组成的结果，是探索低温化学风化过程中稳定Nd同位素分馏行为非常理想的研究对象。除开展全岩样品的分析，本论文还对风化产物进行了化学分相提取，分别测定各相态的稳定Nd同位素组成，以便揭示不同赋存状态Nd的稳定同位素组成特征。

图1 HK06玄武岩风化剖面位置图

       结果表明，该风化剖面整体_τTh,Nd值的变化幅度为456 %，相应的δ^146/144Nd值变化幅度为0.21‰，说明化学风化过程中会发生明显的Nd元素迁移并伴随着显著的稳定Nd同位素分馏。剖面3 m以下，_τTh,Nd值和全岩δ^146/144Nd值均相对于未风化的基岩偏高，这可能是由于三水铝石优先吸附了重质量数同位素¹⁴⁶Nd或者铁氧化物从富集重质量数¹⁴⁶Nd的相态中发生了吸附或者共沉淀作用，从而导致了稳定Nd同位素的分馏。相反，在剖面3 m以上，_τTh,Nd值和全岩δ^146/144Nd值均低于未风化的基岩，并向地表呈现逐渐减小的趋势，这可能是由于高岭石优先解吸了重质量数同位素¹⁴⁶Nd或者高岭石形成过程中优先并入了轻质量数同位素¹⁴⁴Nd进入其晶格中所导致的。剖面上部偏低的τ_Th,Nd值和δ^146/144Nd值，进一步表明大陆风化释放的重质量数Nd同位素（¹⁴⁶Nd）进入河流，然后被转运进入海洋，最后沉淀在海洋沉积物的自生组分中。

图2 玄武岩风化残积土及其各相态稳定Nd同位素组成

图3 次生矿物对稳定Nd同位素的影响

       此外，本文对同一套样品的稳定和放射成因Nd同位素组成的同时测试提供了绝佳的机会来评估稳定Nd同位素分馏与放射成因¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值的关系。最终结果表明，放射成因¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值是示踪物质来源非常有效的指示剂，而稳定Nd同位素提供了在放射成因Nd同位素研究中被消除的地质过程信息。因此，后续的研究应该同时测试稳定Nd和放射成因同位素¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值，从多维度来揭示物质来源和地质过程的信息，综合限定自然界中叁钕同位素的行为，以完善Nd同位素体系并提高对全球稀土循环的认识。

图4 低温过程中Nd同位素的传输模式图

       相关成果发表在地球科学领域顶级期刊《Earth and Planetary Science Letters》，该研究受到国家重点研发计划项目（2022YFF0800501）、国家自然科学基金项目（41991325；42021002；42203005；42207052）、广东省基础与应用基础研究重大项目（2019B030302013）和广州地化所所长基金（2021SZJJ-2）等联合资助。

论文信息：Bai J.H., Luo K., Wu C., Wang, Z. B., Zhang L., Yan S., Zhong S.X., Ma J. L., Wei G.J.,* 2023. Stable neodymium isotopic fractionation during chemical weathering[J]. Earth and Planetary Science Letters, 617, 118260

https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118260

钡科瑞（北京）检测技术有限公司

       钡科瑞（北京）检测技术有限公司是经北京市质监局认证、从事高质量同位素分析和元素分析测试的第三方实验室（CMA）。

       公司自2012年成立以来，先后引进多套激光同位素分析仪、同位素质谱仪、元素分析仪、高精度多组分温室气体分析仪等测试设备，同时引入了分析测试用的多种辅助设备、标准物质和耗材，如百万分之一的高精度天平、各种国际标准物质、NOAA温室气体标准气（浓度和同位素）等。目前，公司可提供碳、氮、水同位素检测、14C检测、元素分析、高精度温室气体在线/离线、走航和飞行等测试；可按需出具CMA认证报告，结果准确可靠。

       为提升行业竞争力，公司多次参与行业相关领域的检测标准制定和标准样品的定标工作，如地质行业水同位素标准和碳同位素检测标准的制定，国家海洋局标准样品的定标工作，中国科学院同位素标样定标工作等。

       公司成立10年来，已为生态环境部卫星中心、北京大学、中国地质大学、福建师范大学、中科院地理所、中科院地球所、中国地震局、中国林业科学院、吉林大学、沈阳大学、山西农大、山东农大、广西岩溶所、沈阳生态所等上百所国内知名高等院校、科研院所、企业和公司提供了测试服务。