Characteristics of Carbon and Oxygen Isotope Standard Materials of Carbonates and Their Effect on Isotope Analysis and Standard Preservation
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摘要:
碳酸盐物质碳氧同位素广泛应用于地质和气候环境研究，而标准物质是其分析的基准物质和数据比较的重要依据。不同标准物质性状存在差异，对于性状特点的了解，有助于标准的选择和使用、不均匀性的改善以及最佳实验条件的建立。本文采用X射线衍射（XRD）、光学显微镜及能谱扫描-电子显微镜（EDX-SEM）技术，从不同尺度对物源、粒径、颗粒形貌和结构，以及纯净程度等性状不同的碳酸盐碳氧同位素标准物质开展了观察和分析，并采用连续流磷酸法测定部分碳酸盐标准物质的δ13C和δ18O值，从而探讨其性状特点以及对分析和保存的影响。结果表明：天然碳酸盐标准物质普遍含有非碳酸钙成分，如少量石英；以及存在明显性状差异的颗粒，但总量较少。不同标准物质之间、标准物质颗粒之间也存在程度不同的粒径、形貌、微细结构和矿物组分等性状差异。实验测定了不同标准物质的δ13C和δ18O值，多数分析结果与推荐值吻合，其中IAEA-CO-8的δ13C和δ18O值标准偏差相比其他物质偏大，可能与该标准组成复杂且均一性较差有关，而NBS20的δ18O值标准偏差相对偏大以及7902的δ18O值与推荐值偏离较大，推测与其粉末状且组成颗粒细小的性状更容易受到空气中二氧化碳和水的影响有关。结合前人和本研究认为，在推荐使用量下天然碳酸盐标准物质性状对分析精准性造成的影响有限；而为了保证微量分析和研究的准确性，建议根据分析和研究目的，结合标准和物质的性状特点，有针对性地选择标准以及标准中的颗粒，同时粉末状且组成颗粒细小标准物质在制备和保存上需要更加注意。本研究补充和丰富了碳酸盐碳氧同位素标准物质的性状信息，有助于其更好地应用于微量碳酸盐碳氧同位素分析和研究，同时也为保存和制备提供参考。
Abstract:BACKGROUNDCarbon and oxygen isotopes in carbonates are commonly used in geology and climate studies. Reference materials for these isotopes are an important basis for analysis and data comparison. Understanding the differences in the characteristics of different standard materials is helpful for the selection and use of standards, improvement of heterogeneity, and establishment of optimal experimental conditions.
OBJECTIVESTo investigate the influence of the characteristics of carbon and oxygen isotope standard materials of carbonates on isotope analysis and preservation of the standards.
METHODSIn this study, X-ray diffraction (XRD), optical microscopy, and energy dispersive X-ray scanning electron microscopy (EDX-SEM) were used to analyze carbonate carbon and oxygen isotope reference materials with different properties, such as provenance, particle size, particle morphology and structure, and purity. The δ13C and δ18O values of some carbonate reference materials were determined by the continuous flow phosphoric acid method to explore their characteristics and their influence on isotope analysis and standard preservation.
RESULTSNatural carbonate reference materials generally contain non-calcium carbonate components, such as small amounts of quartz and other particles with obvious differences in properties. There are also differences in particle size, morphology, microstructure, and mineral composition between different standard materials and between standard material particles. The δ13C and δ18O values of different standard materials were determined, and most results were consistent with the recommended values. The standard deviations of the δ13C and δ18O values of IAEA-CO-8 were larger than those of other standard materials, which is attributable to their complex composition and homogeneity. The standard deviation of the δ18O value of NBS20 was large, while the δ18O value of 7902 deviated from the recommended value. It is inferred that their powdery and fine particles are more likely to be affected by carbon dioxide and water in air.
CONCLUSIONSBased on previous research as well as the current study, it is believed that under the recommended usage amount, the properties of natural carbonate reference materials have a limited impact on the accuracy of analysis. To ensure the accuracy of microanalysis and research, while selecting the standard and the particles in the standard, it is recommended to combine the characteristics of standards and materials based on the purpose of the analysis and research. At the same time, the preparation and storage of powdery and fine-grained standard materials require more attention. This study supplements information regarding the properties of carbonate carbon and oxygen isotope standard materials, which helps in the analysis and research of trace carbonate carbon and oxygen isotopes, and provides a reference for standard preservation and preparation.
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石英岩质玉是显晶质石英质玉石的一种，粒度一般在0.01~0.6mm，其主要矿物为石英，含有少量的云母、赤铁矿、针铁矿等副矿物。不同的石英岩质玉具有不同的结构，大部分石英岩质玉质地细腻，少数质地略显粗糙。纯净的石英岩质玉为无色，当含有其他有色矿物时可呈现不同颜色。目前在世界范围内，西班牙、印度、俄罗斯、智利、中国等国均有石英岩质玉产出[1-6]。
石英岩质玉产状及成因较为多样，一般是以沉积石英砂岩为原岩经接触变质作用或区域变质作用形成的。其中接触变质作用是高温岩体入侵时产生的热源使周围岩体受到高温烘烤，发生变质结晶和重结晶从而成矿。而区域变质作用的热源则来源于强烈的岩浆活动和频繁的构造运动，在热源的激发下受变质作用影响的含水岩浆岩和基底原岩，释放出大量的水形成热液，这些含矿溶液受构造应力影响沿着韧性剪切带运移，由于温压条件的变化，热液中的SiO2过饱和析出从而逐渐富集成矿[7-12]。相比中国，国外学者的研究多着重于岩浆成因的隐晶质石英质玉[13-14]，而显晶质的石英岩质玉则鲜被提及。湖南临武地区作为近年来石英岩质玉的新产地之一，前人对该矿区开展了一些研究，如李伟良等[15]、袁顺达等[16]、徐质彬等[17]通过对湖南香花岭地区的地质背景以及矿区产状的勘查与研究，对该地区成矿构造运动作了简要阐述，且对该地区石英岩质玉的成矿规律作了简单探讨。指出该地区石英岩质玉的分布与铁锂云母二长花岗岩体密切相关，矿体呈层状产出，围岩常发育硅化、绢云母化、高岭土化等蚀变现象，随矿体延伸可见部分黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂等金属硫化物矿化[15-17]。
目前对于该地区石英岩质玉的研究主要集中于其产出的地质环境及矿区概述，而对于其矿物组成及成因探讨有待补充，具有很大的研究空间。本文通过常规宝石学测试、红外光谱测试、偏反光显微镜下观察、X射线粉晶衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等手段对样品进行测试，对其矿物组成进行系统分析，并讨论其成因，研究成果拟为该玉种进入市场及科学鉴定提供理论支持。
1. 研究区地质概况
湖南省彬州市临武县北部香花岭地区通天山附近，距临武县城区约20km，海拔近1600m，该地区三面环山，褶皱地质构造发育，地质环境较复杂为成矿提供了有利条件。研究区主要出露于寒武纪地层纪塔山群中[15-16]，大地构造上位于华南新元古代—早古生代造山带中段北部，位于东北向郴(州)—临(武)深大断裂带与南北向断裂带交汇部位[17](图 1)。区域构造经历了地槽阶段、地台阶段、大陆边缘活动带三个构造发展阶段，构造运动较为复杂，岩浆活动频繁；印支期形成了以南北向为主的晚古生代沉积盖层褶皱带，燕山期进一步形成了北东向第二沉积盖层断陷盆地及大型断裂，频繁的地质活动形成研究区内三重构造叠加的构造形态。区内岩浆活动具有多期次、多阶段活动的特点，以燕山期活动最为强烈[15-17]，这也为热液矿床的形成提供了条件。
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2. 实验部分
2.1 样品
选取15件湖南临武地区黑色石英岩质玉样品进行测试，样品多为大小不一的原石，经后期切割抛磨后进行测试。样品颜色均为灰色-黑色，中-细粒粒状结构，结构较细腻，抛光面均呈现玻璃-沥青光泽，不透明；部分样品可见白色针状、点状矿物，黄色、白色斑晶；个别样品可见绿色围岩，局部位置有黄色铁质浸染，表面有白色碳酸盐矿物等。本文根据样品颜色深浅程度将其分为三组，其中第一组样品(编号：LS-1-1~LS-1-4)普遍为黑色，共4件；第二组样品(编号：LS-2-1~LS-2-5)为灰黑色，共5件；第三组样品(编号：LS-3-1~LS-3-5)为灰色，共5件。如图 2所示。
2.2 仪器及工作条件
2.2.1 宝石学常规测试
对样品的常规宝石学特征进行研究，采用折射仪、紫外荧光灯、硬度笔分别对样品的折射率、发光性、硬度进行测试。发光性测试时，为排除样品对紫外光的反射，每件样品均在不同方向进行三次测试；利用宝石显微镜对样品进行放大观察；密度使用净水称重法进行测量，并依照阿基米德定律将结果进行计算，排除较大异常数据后，每件样品均取三次测试结果的平均值。
2.2.2 红外光谱测试
利用红外KBr压片透射法测定宝石显微镜下观察到的绿色围岩矿物种属，并为后期矿物成分分析提供帮助。实验采用美国ThermoFisher公司IS5傅里叶变换红外光谱仪进行测试，波长范围为400~4000cm-1，扫描次数为32次，分辨率为4cm-1。
2.2.3 偏光显微镜观察
对样品的矿物组成、结构等物相特征进行初步研究，并为后期测试提供有力依据。将样品制成光学薄片后，采用德国Leica DW27009型偏光镜进行薄片镜下观察。
2.2.4 X射线粉晶衍射分析
对样品的物相进行研究，并进行物相半定量分析，结合偏光镜下特征为矿物成因的探讨提供有力证据。实验采用日本理学Smart Lab Rigaku仪器，铜靶(Cu)测试，发射、散射狭缝均为1°，接收狭缝0.3mm，工作电压48kV，电流1000mA，扫描速度6°(20)min，扫描范围2.6°~70°，将所得衍射结果利用Jade 9进行Rietveld全谱拟合后利用PDF 2016对其物相进行比对分析。
2.2.5 X射线荧光光谱分析
对样品的主量元素含量进行分析研究，并为其原岩类型探讨提供依据。实验采用日本岛津1800型X射线荧光光谱仪对样品主量元素进行分析。
2.2.6 电感耦合等离子体质谱分析
对样品的微量元素、稀土元素地球化学特征进行分析研究，并为其成矿环境探讨提供依据。实验采用iCAP Q电感耦合等离子体质谱仪(美国ThermoFisher公司)进行分析。
3. 结果与讨论
3.1 宝石学特征
常规宝石学测试结果表明, 该地区石英岩质玉的折射率均分布在1.53~1.54之间，符合国家标准《珠宝玉石鉴定》中石英岩质玉的折射率标准。紫外荧光测试表明，样品在长波364nm、短波253nm均无发光现象。硬度测试观测到样品硬度较低，大多为5.5，低于《珠宝玉石鉴定》中石英岩质玉的硬度，是由于其内部含有大量有机质所致。部分样品可见白、绿色围岩，硬度偏低，放大可见其结晶程度较差，经红外透射法检测，绿色围岩为绿泥石。
静水称重测试显示该地区石英岩质玉相对密度主要分布在2.65~2.82之间。其中第一组样品除LS-1-1外，由于内部含有大量铁质矿物密度较大为2.816外，其余4件样品相对密度较小，分布于2.65~2.70之间；第二组和第三组样品的相对密度相对较大，大多分布在2.71~2.82之间，结合偏光镜下观察可知，其密度范围变化是由于其变质程度所致。
3.2 红外谱学特征
通过红外光谱对样品绿色围岩部分进行了谱学测试，结果表明样品绿色围岩部分除明显的石英特征吸收峰外，还出现了740cm-1、895cm-1绿泥石特征吸收峰，以及2511cm-1处绿泥石OH与阳离子相连形成氢键所致伸缩振动特征吸收[18]，由此可证，该样品绿色围岩部分为绿泥石。
3.3 偏光镜下特征
通过偏光显微镜对湖南临武黑色石英岩质玉部分具有典型、代表性特征的样品(LS-1-1、LS-1-2、LS-1-4，LS-2-1、LS-2-2、LS-2-3、LS-2-4，LS-3-1、LS-3-2、LS-3-5)进行切片观察，主要观察样品的矿物组成及结构特征。
该地区黑色石英岩质玉的主要矿物组分为石英，次要矿物有白云母、金云母、长石、红柱石(空晶石)、铁铝榴石、黄铁矿等[19]，部分位置可见极微量的金红石、钛铁矿。部分薄片显示出典型的变质作用结构特征，铁铝榴石呈变斑晶状分布于由金云母、黑云母混合形成的基质中，基质中出现少部分片状白云母无方向性分布，形成斑状片状显微粒状变晶结构(图 3a)；红柱石(空晶石)晶体为变斑晶无方向性分布于碳质基质中，呈典型斑状变晶结构(图 3b)，以及大量石英碎屑斑团分布于由碳质、云母组成的基质中，组成斑点状构造(图 3c)[20]。
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图 3 湖南临武地区黑色石英岩质玉在偏光镜下特征Qtz—石英；Phl—金云母；Alm—石榴石；Chs—红柱石(空晶石)；Ms—白云母；Gr—石墨；Py—黄铁矿。a、c、d—正交偏光2.5X；b、e—正交偏光10X；f—反射50X。Figure 3. Polariscope features of the black quartzite jade in Linwu District, Hunan Province部分样品薄片呈现沉积岩结构特性，放大观察可见白云母、石英、长石等矿物出现由变质作用所致的变形现象[21]，以及少量的红柱石等变质矿物。垂直层理方向观察，大量碳质定向分布形成层理，呈现细粒片状、粒状变晶结构，板状、千枚状构造(图 3d)，平行层理方向观察，主要由大量石英、长石、白云母以及黏土矿物组成，具变余泥质结构。此外，薄片中还观察到大量的片状、鳞片状石墨充填于矿物间隙中，单偏光下不透光(图 3e)[20]。各别样品有少量黄铁矿呈变斑晶出现，形成斑状变晶结构，黄铁矿晶型较完整(图 3f)；基质中放大可见石英、云母、长石等均呈现他形片状、粒状，其中白云母变形作用最为明显，多呈现出柱状、针状，为泥质岩浅变质作用特点[18-19]。
3.4 矿物相特征
对其中6件样品进行X射线粉晶衍射测试，测试结果见表 1，样品主要矿物为石英，次要矿物为云母、长石及少量的红柱石、石榴石、黄铁矿等。样品的石英含量均在41.2%~47.5%之间，云母含量低于其他泥质变质岩，为15.7%~22.4%，长石相对较少，黏土矿物以绿泥石和高岭石为主，各别样品高岭石衍射峰值面积较小，故分析时将所有黏土矿物进行了统一量化。此外，利用Jade 9进行物相检索时发现了极弱的白云石衍射峰，由于衍射强度较低且衍射峰较少，半定量时未作考虑。据前人研究，区域变质岩中的常见特征矿物有石英、硬绿泥石、红柱石、石榴子石、十字石等，且常见片状、鳞片状或粒状变晶结构以及各种变余结构，石榴子石等矿物呈变斑晶产出时，可见斑状变晶结构。综合X射线粉晶衍射半定量分析结果与薄片镜下观察特征，可知样品的矿物组分含量和结构构造特征基本符合区域变质岩特征，可初步判断该地区黑色石英岩质玉属于区域变质岩[20-22]。
表 1 湖南临武地区黑色石英岩质玉的矿物相半定量分析结果Table 1. Semi-quantitative analysis of mineral phases of the black quartzite jade in Linwu District, Hunan Province样品编号 矿物含量(%) 石英 云母 长石 红柱石 石榴石 黄铁矿 钛铁矿 磷灰石 黏土矿物 LS-1-1 47.1 22.4 9.8 2.2 3.8 2.6 1.1 0.9 10.1 LS-1-2 41.2 15.7 12.2 7.1 2.7 1.1 2.0 1.4 16.6 LS-1-4 43.2 20.3 15.3 1.9 / 2.8 1.3 2.0 13.2 LS-2-3 43.5 17.4 9.8 4.6 6.3 1.2 3.5 2.2 10.5 LS-3-1 45.6 18.4 16.1 1.0 1.1 2.1 1.8 1.5 12.4 LS-3-2 47.5 20.3 8.2 5.3 1.1 2.3 1.3 0.5 13.5 平均值 44.7 19.1 11.9 3.7 3.0 2.0 1.8 1.4 12.7 3.5 地球化学特征
3.5.1 主量元素特征
样品X射线荧光光谱仪检测结果见表 2。结果表明，该地区石英岩质玉的主要成分为SiO2(59.49%~70.45%)，以及少量的Al2O3(14.90~24.68%)，Fe2O3相对较少(4.02%~7.19%)，此外含有少量的K2O(2.38%~3.10%)、CaO(0.39%~1.33%)、TiO2(0.58%~1.00%)、Na2O(0.32%~0.91%)、MgO(约0.56%~0.79%)、MnO(0.14%~0.17%)、Cr2O3(0.01%)。
表 2 湖南临武地区黑色石英岩质玉的主量元素测试结果及变质岩原岩性质判别函数(DF值)计算结果Table 2. Analytical results of major elements and DF values of the black quartzite jade in Linwu District, Hunan Province样品编号 含量(%) DF值 SiO2 TiO2 Al2O3 Cr2O3 Fe2O3 MgO MnO CaO Na2O K2O 总量 LS-1-1 70.45 0.58 14.90 0.01 4.02 0.60 0.17 1.33 0.91 2.38 95.35 -2.82 LS-1-2 59.49 0.86 24.68 0.01 7.19 0.56 0.14 0.39 0.32 3.10 96.74 -1.95 LS-1-3 65.47 1.00 22.97 0.01 4.89 0.79 0.16 0.49 0.60 2.67 99.05 -3.07 3.5.2 微量元素特征
对三个有典型代表性特征的样品(LS-1-1、LS-2-4、LS-3-1)采用电感耦合等离子体质谱法进行了微量元素测试(表 3)，将测试结果与原始地幔数据进行标准化处理后进行投图(图 4a)。可见大离子亲石元素(Sr、Ba)轻微亏损，U较为富集，三个样品的富集亏损程度较为相似。除此之外，三个样品均显示出较强烈的Ti元素亏损，平均值仅为1.227μg/g；Zr、Hf富集程度在三个样品中有轻微差异。
表 3 湖南临武地区黑色石英岩质玉的地球化学特征Table 3. Geochemical characteristics of the black quartzite jades in Linwu District, Hunan Province微量元素 微量元素含量测定值(μg/g) LS-1-1 LS-2-4 LS-3-1 Rb 122 170 147 Ba 306 485 346 Th 15.7 18.6 21.6 U 5.41 5.47 7.33 Ta 1.92 2.05 2.21 Nb 23.6 20.8 21.4 La 42.4 46.7 52.0 Ce 82.0 97.1 102 Sr 150 96.4 82.8 Nd 37.1 39.0 43.4 Zr 119 98.0 291 Hf 3.16 2.63 7.91 Sm 6.96 7.18 8.22 Ti 1.37 1.18 1.13 Y 22.8 18.0 32.9 Yb 2.88 2.22 4.51 Lu 0.50 0.38 0.75 稀土元素 稀土元素含量测定值(μg/g)及相关参数 LS-1-1 LS-2-4 LS-3-1 La 42.4 46.7 52.0 Ce 82.0 97.1 102 Pr 9.34 9.10 10.3 Nd 37.1 39.0 43.4 Sm 6.96 7.18 8.22 Eu 1.64 1.41 1.11 Gd 5.93 5.76 6.60 Tb 0.63 0.79 1.02 Dy 5.05 3.96 6.20 Ho 0.93 0.70 1.27 Er 2.71 2.10 3.96 Tm 0.43 0.33 0.68 Yb 2.88 2.22 4.51 Lu 0.50 0.38 0.75 Y 22.8 18.0 32.9 ΣREE 198 216 242 LREE 179 200 217 HREE 19.0 16.2 25.0 LREE/HREE 9.41 12.4 8.69 LaN/YbN 10.6 15.1 8.26 δEu 0.76 0.65 0.44 δCe 0.97 1.08 1.02 ![]()
图 4 样品的(a)微量元素原始地幔标准化蛛网图和(b)稀有元素标准化分布模型图Figure 4. Arachnoid map of (a) the primary mantle standardization of trace elements and (b)standardized distribution model of rare elements of samples in Linwu District, Hunan Province3.5.3 稀土元素特征
利用球粒陨石元素丰度对样品的稀土元素测试结果(表 3)进行标准化处理(图 4b)，LREE相对HREE富集，La相对Yb富集。样品稀土元素蛛网图模式曲线呈现W型右缓倾，总体呈现出Eu负异常，总体观察除LS-1-1呈现Tb负异常外，三个样品模式曲线呈现特征基本相同。
4. 矿物成因讨论
4.1 样品原岩性质分析
根据X射线荧光光谱测试结果可知，样品中SiO2含量均在53.5%以上。根据变质岩变质岩的函数式——DF判别式进行变质岩原岩性质判别：
DF=10.44-0.21SiO2-0.32Fe2O3-0.98MgO+0.55CaO+1.46Na2O+0.54K2O[23]
研究表明当DF>0时样品为正变质岩，原岩为岩浆岩；当DF < 0时则为副变质岩，原岩为沉积岩[23-24]。计算结果表明该地区黑色石英岩质玉的DF < 0(表 2)，可知研究区样品为副变质岩，原岩为沉积岩。
前人研究表明，岩石中的Al2O3/TiO2比值对于原岩性质判定具有指示性作用，当该比值小于14时物源可能为铁镁质沉积物，当比值介于19~29时物源则可能为长英质岩石沉积物[25-26]。计算结果表明三个样品的Al2O3/TiO2比值分别为25.69、28.70、22.97，均在长英质岩石沉积物范围之内。此外，样品薄片观察可见大量变余泥质结构、千枚状构造，均为泥岩浅变质常见结构构造类型，且样品含有一定量的红柱石、铁铝榴石等变质矿物[20]，均可证明样品原岩为富铝的泥质、泥沙质沉积岩。综上所述，样品物质来源主要为沉积来源，属富铝泥质沉积岩系列，原岩为富铝的泥质、泥砂质以石英、长石为主要组成矿物的沉积岩。
4.2 样品成矿环境分析
研究区在区域构造上属于燕山构造带[15]，变质作用与区域构造关系密切，前人研究表明，沉积岩的Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值对岩石生成的构造环境有指示性作用[27-28]。该比值为0.1~0.4的沉积岩构造环境多为洋脊海岭环境；该比值为0.4~0.7的沉积岩构造环境多为远洋深海环境；该比值为0.7~0.9的沉积岩构造环境多为大陆边缘环境[28-29]。经计算，本研究样品该比值分别为0.79、0.77、0.82，均在大陆边缘环境范围。另外，区域变质岩的成矿条件主要分为两种：一种是随着温度升高，原岩中的矿物经过脱水、再结晶作用成矿；另一种则是热液交代[30-32]，结合偏光镜下观察结果，样品中石英、云母等矿物多呈他形粒状、片状，符合热液交代变质作用特征，可证样品成矿方式属于后者[31-34]。
5. 结论
本文利用偏反光显微镜观察、X射线粉晶衍射、X射线荧光光谱、电感耦合等离子体质谱法等技术手段对湖南临武地区黑色石英岩质玉矿物组成进行系统分析，并对其成因作了探讨。结果表明，该地区矿物组成较为复杂，除主要矿物石英外，还有较多的金云母、白云母、长石等次要矿物，以及少量的铁铝榴石、红柱石、黄铁矿、钛铁矿、磷灰石、黏土矿物、有机碳等。部分样品可见较明显的区域变质岩结构特征及完整的变斑晶矿物，同时存在沉积岩结构特征，放大后可见矿物变形，为典型的泥岩浅变质证据。依据主量和微量元素分析结果并结合前人研究，可证样品为副变质岩系列的区域变质岩，原岩主要为富铝的泥质、砂质且富含石英、长石的沉积岩，经过热液交代型区域变质作用后富集成矿，构造环境主要为大陆边缘。
本研究明确了该地区石英岩质玉的宝石学特征、矿物组成，初步探讨其矿物成因，为该产地石英岩质玉的科学鉴定及进入市场提供了理论支持。石英岩质玉的产地较多，不同产地石英岩质玉在矿物组成及成矿特征上会有差异，今后可进一步对其他产地的石英岩质玉进行系统性分析研究，完善石英岩质玉的商业规范。
致谢: 中国地质调查局成都地质调查中心王凤玉和杨波老师提供了标准物质，并给予指导和帮助，审稿老师对本文提出了宝贵意见，在此一并表示感谢。要点(1) 采用多种分析技术从不同尺度直观揭示不同碳酸盐碳氧同位素标准物质的物源、粒径、颗粒形貌和结构，以及纯净程度的性状特征和差异。
(2) 对比分析和探讨了不同碳酸盐碳氧同位素标准物质的性状特点对δ13C和δ18O分析的影响。
(3) 为碳氧同位素标准物质的制备、保存提供了参考信息。
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图 1 标准物质X射线衍射分析图谱
Figure 1. X-ray diffraction patterns for standard and reference materials
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图 2 显微镜下标准物质颗粒形貌
a为NBS19颗粒形貌; b~d为IAEA-603颗粒形貌, 其中b为无色透明颗粒, c~d为夹杂不透明颗粒; e~g为NBS18颗粒形貌, 其中e为无色透明颗粒，f~g为夹杂黄色脉体颗粒; h为IAEA-CO-8颗粒形貌。
Figure 2. Photomicrographs of reference materials
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图 3 扫描电镜下标准物质NBS19颗粒形貌
a、b、c、e为NBS19颗粒形貌; d对应c图颗粒中含萤石部分; f对应e图颗粒中含云母部分。
Figure 3. SEM photographs of grains from reference material NBS19
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图 4 扫描电镜下标准物质IAEA-603颗粒形貌
a~c为IAEA-603颗粒形貌；d对应c图颗粒中有结构差异部分。
Figure 4. SEM photographs of grains from reference material IAEA-603
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图 5 扫描电镜下标准物质NBS18颗粒形貌
a~c、e、g为NBS18颗粒形貌；d、f、h分别对应c、e、g图颗粒中含独居石部分。
Figure 5. SEM photographs of grains from reference material NBS18
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图 6 扫描电镜下标准物质IAEA-CO-8颗粒形貌
a~c、e为IAEA-CO-8颗粒形貌；d对应c图颗粒中含磷灰石部分; f~h对应e图颗粒中多矿物部分。
Figure 6. SEM photographs of grains from reference material IAEA-CO-8
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图 7 扫描电镜下标准物质GBW04405和TTB-1颗粒形貌
a、b为GBW04405颗粒形貌; c对应b图颗粒中含黄铁矿部分; d为黄铁矿颗粒形貌; e、g为TTB-1中含有黄铁矿的颗粒形貌; f、h分别对应e、g图颗粒中的黄铁矿形貌。
Figure 7. SEM photographs of grains from reference materials GBW04405 and TTB-1
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图 8 扫描电镜下标准物质NBS20颗粒形貌
a为NBS20中颗粒形貌; b对应a图中小颗粒形貌; c、d对应a图中大颗粒形貌。
Figure 8. SEM photographs of grains from reference material NBS20
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图 9 扫描电镜下标准物质811颗粒形貌
a、b为811颗粒形貌; c、d为白云石颗粒形貌。
Figure 9. SEM photographs of grains from reference material 811
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图 10 扫描电镜下标准物质7901和7902颗粒形貌
a~c为7901颗粒形貌; d为7901中不同的颗粒; e、f为7902颗粒形貌。
Figure 10. SEM photographs of grains from reference materials 7901 and 7902
表 1 稳定同位素标准物质信息
Table 1 Standards and reference materials for stable isotopes
标准物质编号 来源 岩性 尺寸 δ13CVPDB (‰) δ18OVPDB (‰) NBS19[30] IAEA 大理岩 颗粒，粒径200~300μm 1.95 -2.2 IAEA-603[29] IAEA 大理岩 颗粒，粒径200~500μm 2.46 -2.37 NBS18[30] IAEA 碳酸岩 颗粒，粒径90~400μm -5.01 -23.0 IAEA- CO-8[18] IAEA 碳酸岩 颗粒 -5.76 -22.7 GBW04405 国家标准物质 灰岩 粉末，小于200目 0.57 -8.49 NBS20[18, 31] IAEA 灰岩 粉末 -1.06 -4.14 811 中国地质调查局成都地质调查中心(原成都地质矿产研究所) 方解石 粉末 -3.32 -10.62 7901[19] 北京大学(原北京大学地质系) 方解石 粉末 2.62 -5.50 7902[19] 北京大学(原北京大学地质系) 碳酸钙化学试剂 粉末 -6.29 -14.54 
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表 2 X射线衍射分析天然标准物质中的矿物组分
Table 2 Minerals components in standard materials identified by X-ray diffraction
标准物质编号 矿物成分 方解石 石英 白云石 GBW04405 有 少量 少量 TTB-1 有 少量 少量 NBS20 有 少量 - 811 有 少量 少量 7901 有 少量 少量 注：“-”表示未发现该矿物。
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表 3 标准物质IAEA-CO-8、GBW04405、NBS20、811、7901、7902碳氧同位素分析结果
Table 3 Analytical results of standard and reference materials IAEA-CO-8, GBW04405, NBS20, 811, 7901 and 7902
标准物质编号 δ13CVPDB (‰) δ18OVPDB (‰) 推荐值 测定值(n≥7) 推荐值 测定值(n≥7) IAEA-CO-8 -5.76±0.03 -5.77±0.05 -22.7±0.2 -22.6±0.1 GBW04405 0.57±0.03 0.57±0.02 -8.49±0.14 -8.51±0.05 NBS20 1.06±0.02 1.05±0.03 -4.14±0.03 -4.13±0.08 811 -3.32 -3.34±0.04 -10.62 -10.64±0.06 7901 2.62 2.57±0.03 -5.50 -5.49±0.03 7902 -6.29 -6.28±0.02 -14.54 -14.05±0.04
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