GB/T 17672-2025 岩石中铅、锶、钕同位素测量方法

　　ICS 27.120.30 CCS D 45

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 17672—2025代替 GB/T 17672—1999

　　岩石中铅、锶、钕同位素测量方法

　　Determinations for isotopes of lead，strontium and neodymium in rocks samples

　　2025⁃10⁃05 发布 2026⁃02⁃01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 17672—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本 文 件 代 替 GB/T 17672—1999《岩 石 中 铅 、锶 、钕 同 位 素 测 定 方 法》，与 GB/T 17672—1999 相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：

　　——更改了分馏校准公式 ，从原有的线性校准更改为指数模式质量分馏公式(见第 10 章 ，1999 年版的第 7 章);

　　——更 改 了 铅 分 离 交 换 柱 的 尺 寸 ，采 取 更 小 的 交 换 柱 ，减 小 了 试 剂 用 量 ，降 低 了 全 流 程 本 底(见7.9，1999 年版的 3.16);

　　——更改了钕的分离方法，改用 P507 树脂分离，避免了 α-羟基异丁酸配制中涉及到的 pH 的精确

　　测定问题，方法更简单(见 9.6，1999 年版的 6.6);

　　——细化了样品消解步骤，增加了不同矿物的消解方法(见附录 A)。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国核能标准化技术委员会(SAC/TC 58)提出并归口 。

　　本文件起草单位：核工业北京地质研究院 、核工业标准化研究所 、中国科学院地质与地球物理研究所 、中国计量科学研究院 。

　　本文件主要起草人：颜妍 、崔建勇 、张天睿 、辛晓莹 、王莹 、储著银 、宋盼淑 、王鑫宇 、郑吉家 。

　　本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：

　　——1999 年首次发布为 GB/T 17672—1999;

　　——本次为第一次修订 。

　　Ⅰ

　　GB/T 17672—2025

　　岩石中铅、锶、钕同位素测量方法

　　警示——使用本文件的人员需有正规实验室工作的实践经验 。本文件并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。

　　1 范围

　　本文件规定了热电离质谱法测定岩石样品中铅 、锶 、钕同位素的试验条件 、试剂或材料 、仪器设备 、样品 、试验步骤 、试验数据处理 、重复性和不确定度及质量保证和控制等内容 。

　　本文件适用于岩石矿物样品中铅 、锶 、钕同位素的测定 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 6041 质谱分析方法通则

　　GB/T 25915.1 洁净室及相关受控环境 第 1 部分：按粒子浓度划分空气洁净度等级

　　JJF 1120 热电离同位素质谱计校准规范

　　DZ/T 0130.8 地质矿产实验室测试质量管理规范 第 8 部分：同位素地质样品分析

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义 。

　　4 原理

　　样品消解后 ，在氢溴酸体系中用阴离子交换树脂分离出铅 ，用阳离子交换树脂从流出液中分离出锶和总稀土，再用 CL-P507 萃淋树脂从总稀土中分离出钕，铅 、锶 、钕同位素用热电离质谱仪测定 。

　　5 试验条件

　　5.1 热电离质谱仪检测时的温度 、湿度等试验条件应符合 GB/T 6041 和 JJF 1120 的相关要求 。

　　5.2 样品前处理过程应在化学洁净实验室内进行 ，实验室洁净度应满足 GB/T 25915.1 中 ISO 6 级相关要求 。

　　6 试剂或材料

　　除非另有说明 ，在分析中所用酸试剂均为 MOS 级 ，酸试剂经亚沸蒸馏酸纯化器纯化制备而成 ，试验用水为电阻率≥18.2 MΩ ·cm 的高纯水 。

　　1

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　　6.1 盐酸，ρ =1.17 g/mL。

　　6.2 硝酸，ρ =1.42 g/mL。

　　6.3 氢氟酸，ρ =1.15 g/mL。

　　6.4 氢溴酸，ρ =1.49 g/mL。

　　6.5 硼酸，纯度 99.99%。

　　6.6 磷酸，ρ =1.69 g/mL，优级纯 。

　　6.7 硅胶，优级纯 。

　　6.8 盐酸溶液(1+1)。

　　6.9 盐 酸溶液(1+3)。

　　6.10 盐酸溶液(1+5)。

　　6.11 盐酸溶液(1+7)。

　　6.12 盐酸溶液(1+23)。

　　6.13 盐酸溶液(1+39)。

　　6.14 盐酸溶液(1+79)。

　　6.15 盐酸溶液(1+119)。

　　6.16 盐酸溶液(1+239)。

　　6.17 硝酸溶液(1+15)。

　　6.18 氢溴酸溶液(1+35)。

　　6.19 硼酸溶液，ρ =0.035 g/mL。

　　6.20 磷酸溶液(1+167)。

　　6.21 硅胶悬浮液 。

　　取一定量的硅胶(6.7)放入石英瓶中 ，加水超声振荡使硅胶成胶状液 ，静置 0.5 h，取上部胶状液离心，用硝酸溶液(6.17)洗除铅，水洗至中性，制成硅胶悬浮液 。

　　6.22 强酸型阳离子交换树脂，AG 50w⁃X8，75 μm~150 μm。

　　6.23 强碱型阴离子交换树脂，AG1⁃X8，75 μm~150 μm。

　　6.24 CL⁃P507 萃淋树脂，180 μm~250 μm。

　　6.25 钽带，纯度 99.95%。

　　6.26 铼带，纯度 99.99%。

　　6.27 五氟化钽发射剂 。

　　6.28 锶同位素标准样品/标准物质，例如 NBS987。

　　6.29 钕同位素标准样品/标准物质，例如 JNdi⁃1。

　　6.30 铅同位素标准样品/标准物质，例如 NBS 981。

　　7 仪器设备

　　7.1 热表面电离质谱仪，仪器性能满足 JJF 1120 的相关要求 。

　　7.2 分析天平，分度值为 0.01 g。

　　7.3 电热板：最高温度不低于 21 0 ℃ , 控温精度为 5 ℃ 。

　　7.4 亚沸蒸馏酸纯化器 。

　　7.5 高速离心机：最高转速不低于 10 000 r/min。

　　7.6 PFA 溶样罐，15 mL。

　　7.7 烧杯，30 mL、10 mL、2 mL。

　　7.8 一次性巴氏吸管，2 mL。

　　2

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　　7.9 分离柱，Φ2 mm× 25 mm。

　　7.10 分离柱，Φ6 mm × 150 mm。

　　7.11 分离柱，Φ4 mm× 130 mm。

　　8 样品

　　8.1 岩石样品应粉碎至粒径不大于 75 μm。

　　8.2 单矿物 样品纯度 99% 以上 。

　　9 试验步骤

　　9.1 样品称取

　　根 据 样 品 中 铅 、锶 、钕 的 初 测 值 确 定 称 样 量 ，使 铅 、锶 、钕 的 量 不 低 于 200 ng。 称 取 适 量 样 品 于PFA 溶样罐(7.6)中，精确至 0.01 g。

　　9.2 样品消解

　　9.2.1 向 硅 酸 盐 岩 石 样 品 中 加 入 2 mL 硝 酸(6.2)和 1 mL 氢 氟 酸(6.3)，摇 匀 后 盖 上 溶 样 罐 盖 ，在150 ℃电热板(7.3)上加热至样品完全溶解 。

　　9.2.2 打 开 溶 样 罐 ，150 ℃ 蒸 干 样 品 后 ，加 入 1 mL 盐 酸 溶 液(6.8)溶 解 样 品 ，加 入 2 mL 硼 酸 溶 液(6.19)，盖紧盖子进一步加热(150 ℃)24 h。

　　9.2.3 打开溶样罐，150 ℃蒸干样品，加入 1 mL 盐酸溶液(6.8)溶解样品，再次蒸干样品 。

　　其他矿物及非硅酸盐岩石样品消解方法按附录 A 步骤操作 。

　　9.3 离心

　　9.3.1 移取 1.2 mL 氢溴酸溶液(6.18)于 PFA 溶样罐中 ，在 120 ℃ 电热板(7.3)上加热溶解样品 ，冷却后转移到塑料离心管中，10 000 r/min 离心 10 min 。上清液(A1)备作铅 、锶 、钕分离纯化，残渣弃去 。

　　9.3.2 若无需进行铅同位素分析 ，可改用 1.2 mL 盐酸溶液(6.12)溶解样品 ，离心后上清液(A2)备作锶 、钕分离纯化 。

　　9.4 铅分离纯化

　　9.4.1 阴离子交换分离柱的制备及处理

　　将强碱型阴离子交换树脂(6.23)用水浸泡清洗后装入分离柱(7.9)中 ，树脂高 25 mm。用 1 mL 盐酸溶液(6.8)、1 mL 水依次交替淋洗交换柱两次，用 1 mL 氢溴酸溶液(6.18)平衡交换柱 。

　　9.4.2 铅分离

　　将上清液(A1)小心加入分离柱(9.4.1)中 ，用总量 3 mL 氢溴酸溶液(6.18)分四次淋洗铁等杂质 ，用 10 mL 烧杯接收流出液(B);用 1 mL 盐酸溶液(6.11)淋洗交换柱 ，弃去流出液 ;用 1.5 mL 的盐酸溶液(6.12)分三次解吸铅，用 2 mL 聚四氟乙烯烧杯(7.7)承接，并在 150 ℃电热板(7.3)上蒸干，备用 。

　　9.5 锶分离纯化

　　9.5.1 阳离子交换分离柱的制备及处理

　　强酸型阳离子交换树脂(6.22)用水浸泡清洗后 ，用盐酸溶液(6.8)浸泡 2 h 以上 ，水洗至中性 ，装入

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　　分离柱(7.10)中，树脂高 15 cm;用 30 mL 盐酸溶液(6.8)分多次活化阳离子交换树脂，水洗至中性 。

　　9.5.2 锶分离

　　将流出液(B)或者上清液(A2)转移至分离柱(9.5.1)中，先用 32 mL 盐酸溶液(6.10)分多次淋洗分离柱 ，弃去淋洗液 ;再改用 2 mL 盐酸溶液(6.9)淋洗分离柱 ，弃去流出液 ;用 6 mL 盐酸溶液(6.9)解吸锶 ，用 10 mL 聚四氟乙烯烧杯(7.7)承接 ，并在 150 ℃ 电热板(7.3)上蒸干 ，备用 ;最后用 20 mL 盐酸溶液(6.8)分多次淋洗总稀土 ，用 30 mL 聚四氟乙烯烧杯(7.7)承接流出液 ，在 150 ℃电热板(7.3)上蒸干 ，加入 0.2 mL 盐酸溶液(6.16)在电热板(7.3)上微热溶解，记作溶液 C。

　　9.6 钕分离纯化

　　9.6.1 CL⁃P507 分离柱的制备及处理

　　将 CL⁃P507 萃淋树脂(6.24)用水浸泡清洗后装入分离柱(7.11)中 ，树脂高 13 cm，树脂上方可覆盖玻璃棉或少量强碱型阴离子交换树脂(6.23);用 15 mL 盐酸溶液(6.8)分多次淋洗分离柱 。水洗至中性后用 10 mL 盐酸溶液(6.10)平衡分离柱 。

　　9.6.2 钕分离

　　将 溶 液 C 转 移 至 分 离 柱(9.6.1)中 。加 入 总 量 4 mL 盐 酸 溶 液(6.15)分 两 次 淋 洗 杂 质 ，淋 洗 液 弃去 ;用 3 mL 盐酸溶液(6.14)淋洗钕 ，用 10 mL 聚四氟乙烯烧杯(7.7)承接 ，在 150 ℃ 电热板上蒸干 ，加入 1 滴~2 滴硝酸(6.2)，蒸干，备用 。

　　9.7 铅、锶、钕同位素的测量

　　9.7.1 样品带的制备

　　铅 、锶同位素比值测量使用单铼带灯丝 。钕同位素测量使用钽⁃铼⁃钽三/双灯丝结构 。将焊好灯丝的支架放入配套去气机 ，在真空度 1×10-4 Pa(1×10-6 mbar)条件下 ，控制电流铼带 5 A、钽带 3 A，除气 30 min 后，冷却 30 min 后，取出备用 。

　　9.7.2 铅的涂样

　　加入 5 μL~6 μL 磷酸溶液(6.20)溶解铅样品(9.4.2)。 将 3 μL 硅胶悬浮液(6.21)点于铼带中央 ，加电流至 1 A 左右，蒸至近干 。将样品分多次移至其上，加电流至 1 A，蒸干样品，缓慢加电流至 2 A~ 3 A，维持 2 s~3 s 左右后降至零 。

　　9.7.3 铅的质谱同位素分析

　　依次涂完所有试样，装到样品盘相应位置，放入质谱仪离子源部位，启动真空设备，当离子源 、分析室真空达到仪器规定指标时，准备测量 。加热样品带至 1 100 ℃附近，首先调出 208Pb 峰，调节离子透镜聚焦参数，调整灯丝电流，使 208Pb 离子流信号维持在 2 V~3 V，开始进行数据采集 。

　　9.7.4 锶的涂样

　　加入 10 μL~15 μL 水溶解锶样品(9.5.2)，充分溶解后 。将样品分多次移至铼带，加电流至 1 A，蒸干 样 品 ;加 1 μL 五 氟 化 钽 发 射 剂(6.27)于 其 上 ，保 持 电 流 为 1 A，蒸 干 。 缓 慢 加 电 流 至 2.5 A，维 持3 s~5 s 后降至零 。

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　　GB/T 17672—2025

　　9.7.5 锶的质谱同位素分析

　　依次涂完所有试样，装到样品盘相应位置，放入质谱仪离子源部位，启动真空设备，当离子源 、分析室真空达到仪器规定指标时 ，准备测量 。加热样品带至 1 200 ℃附近 ，首先调出 88Sr 的峰 ，调节离子透镜聚焦参数，调整灯丝电流，使 88Sr 离子流信号维持在 2 V~3 V，开始进行数据采集 。

　　9.7.6 钕的涂样

　　钕同位素采用三带/双带法测量 。加入 3 μL 水溶解钕样品(9.6.2)，将溶液滴加在蒸发带上 。加电流至 1 A，蒸干样品;缓慢升电流至 2.5 A，维持 2 s~3 s 后回零 。

　　9.7.7 钕的质谱同位素分析

　　依次涂完所有试样，装到样品盘相应位置，放入质谱仪离子源部位，启动真空设备，当离子源 、分析室真空达到仪器规定指标时 ，准备测量 。先加热电离带至 1 800 ℃ ~2 000 ℃ , 然后缓慢加热样品带 ， 145Nd 离子流信号维持在 0.3 V 左右，开始进行数据采集 。

　　10 试验数据处理

　　10.1 铅同位素质量分馏的校正

　　铅同位素质量分馏采用外标校正法 ，使用标准样品(6.30)作为外标 。首先根据公式(1)计算质量分馏系数 fPb：

　　式中：

　　(208Pb/206Pb)标 ——标准样品 208Pb/206Pb 原子比的标准值(推荐值);

　　(208Pb/206Pb)标测 ——标准样品 208Pb/206Pb 原子比测量值;

　　M208 ——208Pb 的相对原子量;

　　M206 ——206Pb 的相对原子量 。

　　将 fPb 代入公式(2)~公式(4)求得各比值的校正值(208Pb/204Pb)N、(207Pb/204Pb)N 和(206Pb/204Pb)N 。

　　式中：

　　(208Pb/204Pb)测 ——样品 208Pb/204Pb 原子比的测量值;

　　(207Pb/204Pb)测 ——样品 207Pb/204Pb 原子比的测量值;

　　(206Pb/204Pb)测 ——样品 206Pb/204Pb 原子比的测量值;

　　M208 ——208 Pb 的相对原子量;

　　M206 ——206Pb 的相对原子量;

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　　M204 ——204Pb 的相对原子量 。

　　10.2 锶同位素质量分馏的校正

　　锶同位素质量分馏采用内标校正法，用(88Sr/86Sr)N =8.375 21 做内标校正 87Sr/86Sr 的比值，首先根据公式(5)计算质量分馏系数 fSr。

　　式中：

　　(88Sr/86Sr)测 ——样品 88Sr/86Sr 原子比的测量值;

　　M88 ——88Sr 的相对原子量;

　　M86 ——86Sr 的相对原子量 。

　　将 fSr 代入公式(6)求得锶同位素比值的校正值(87Sr/86Sr)N 。

　　式中：

　　(87Sr/86Sr)测 ——样品 87Sr/86Sr 原子比的测量值;

　　M87 ——87Sr 的相对原子量 。

　　10.3 钕同位素质量分馏的校正

　　钕同位素质量分馏采用内标校正法 ，用( 146Nd/144Nd)N =0.721 9 做内标可校正 143Nd/144Nd 的比值 ，

　　首先根据公式(7)计算质量分馏系数 log …………………………( 7 )

　　式中：

　　( 146Nd/144Nd)测 ——样品 146Nd/144Nd 原子比的测量值;

　　M146 ——146Nd 的相对原子量;

　　M144 ——144Nd 的相对原子量 。

　　将 fNd 代入公式(8)求得钕同位素比值的校正值( 143Nd/144Nd)N 。

　　式中：

　　( 143Nd/144Nd)测 ——为样品中 143Nd/144Nd 原子比的测量值 。

　　10.4 分析结果的表述

　　分析结果测试误差按 2 倍标准误差表示，其计算见公式(9)：

　　…………………………( 9 )

　　式中：

　　σ——标准误差;

　　n ——测试组数;

　　xi ——每组测试值;

　　x ——n 组测试平均值 。

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　　204Pb/206Pb、207Pb/206Pb 和 208Pb/206Pb 比 值 保 留 5 位 有 效 数 字 ，87Sr/86Sr 比 值 至 少 保 留 5 位 有 效 数字，143Nd/144Nd 保留 6 位有效数字 。

　　11 精密度

　　本方法的重复性和再现性根据方法验证过程于 3 家实验室对于同一岩石标准样品进行的 6 次测定结果计算得出，见表 1。

　　表 1 热电离质谱仪测定岩石样品中铅、锶、钕同位素的精密度

　　208Pb/204Pb

　　207Pb/204Pb

　　206Pb/204Pb

　　87Sr/86Sr

　　143Nd/144Nd

　　水平值

　　37.310

　　15.409

　　17.458

　　0.704 067

　　0.512 894

　　重复性限 r

　　0.157

　　0.043

　　0.070

　　0.000 105

　　0.000 055

　　再现性限 R

　　0.164

　　0.062

　　0.093

　　0.000 260

　　0.000 082

　　12 质量保证和控制

　　每批样品应插入标准样品/标准物质、平行样进行全流程控制，测定结果的准确度应满足 DZ/T 0130.8规定的要求 。

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　　附 录 A

　　(规范性)

　　不同样品消解方法

　　A.1 萤石

　　加入 2 mL 盐酸溶液(6.8)和 1 mL 硝酸(6.2)，摇匀后盖上溶样罐盖并旋紧 ，在 150 ℃ 电热板上加热至样品完全溶解;打开溶样罐 100 ℃蒸干，加 1 mL 盐酸溶液(6.8)，盖紧盖子 150 ℃加热 24 h;打开溶样罐 150 ℃蒸干 ，加入 1 mL 盐酸溶液(6.8)溶解样品后加入 2 mL 硼酸溶液(6.19)，盖紧盖子 150 ℃加热 24 h;打开溶样罐 ，150 ℃蒸干样品 ，加入 1 mL 盐酸溶液(6.8)溶解样品 ，将样品转化为氯化物 ，再次蒸干样品 。

　　A.2 碳酸盐岩

　　逐滴滴加 3 mL 盐酸溶液(6.8)，边滴边摇动样品，待没有气泡产生后，再加入 1 mL 硝酸(6.2)。 盖紧盖子在 150 ℃电热板上加热至样品完全溶解 ;打开溶样罐盖低温蒸干 ，加入 1 mL 盐酸溶液(6.8)，蒸干样品 。

　　A.3 硫化物单矿物

　　加入 1 mL 盐酸溶液(6.8)，100 ℃加热约 20 min;冷却后加入 2 mL 硝酸(6.2)，摇匀后盖上溶样罐盖静置 4 h 后在 150 ℃ 电热板加热至样品完全溶解 ;打开溶样罐 100 ℃ 蒸干 ，加入 1 mL 的盐酸溶液(6.8)，蒸干样品 。

　　A.4 含锑的单矿物(辉锑矿、辉钼矿、雄黄、雌黄、辰砂)

　　加入 1 mL 盐酸溶液(6.8)加热约 20 min，冷却后加入 2 mL 硝酸(6.2)，摇匀后盖上溶样罐盖静置4 h 后在 150 ℃电热板上加热至样品完全溶解 ;打开溶样罐盖 100 ℃蒸干 ，沿着溶矿溶样罐内壁加入少量的氢溴酸(6.4)，100 ℃蒸至近干，再提高温度 150 ℃蒸干，溶样罐内壁会出现细小的白色结晶，如此反复处理，直到溶样罐内壁没有出现细小的白色结晶;加入 1 mL 盐酸溶液(6.8)溶液，蒸干样品 。

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