“Clumped isotope”方法是指研究地質(zhì)樣品中“?。?rdquo;同位素體（isotopologue）濃度的方法，如研究CO2中的18O13C16O的濃度。這種方法是由加州理工大學John Eiler教授研究組在幾年前首次倡導(dǎo)、發(fā)展起來，它開創(chuàng)了一個新的穩(wěn)定同位素地球化學領(lǐng)域。盡管兩個或多個稀少同位素的分子（或同位素體）通常只占分子總數(shù)的百萬分之幾，但目前的氣相質(zhì)譜儀已可精確測定這種級別的濃度，使“Clumped isotope”方法的發(fā)展越來越不受分析技術(shù)上的限制。
這些“稀－稀”同位素體在地球中無處不在，種類繁多，具有提供各種地學過程信息的潛力。目前，John Eiler研究組只開發(fā)了其中一種用途：單相物質(zhì)測溫，即僅依靠一種礦物或分子的“Clumped isotope”確定它的形成溫度。僅這一應(yīng)用，就足以使Clumped isotope成為一個令人興奮的領(lǐng)域。由于在這一領(lǐng)域的突出貢獻，John Eiler教授獲得了2009年歐洲地球化學學會的創(chuàng)新獎（Epstein獎?wù)拢?，這種方法已得到國外同行的廣泛重視。
國內(nèi)Clumped isotope的研究工作是由中科院地球化學研究所劉耘課題組首先開展的（唐茂、趙輝、劉耘，《礦物學報》，2007）。他們首次將“Clumped isotope”翻譯成“二元同位素”，以區(qū)別以前只研究單一同位素濃度的方法。最近，北京大學地理系、南京大學地質(zhì)系、中科院南京古生物所等多家單位的研究人員也開展了Clumped isotope的研究，表明其重要性已被越來越多的國內(nèi)研究者所了解。
Clumped isotope的理論框架是John Eiler課題組在2004年建立的（Wang等, 2004），他們定義了這個領(lǐng)域的兩個基本概念：Di和Dmass，并建立了Di和Dmass的計算方法。但是，Clumped同位素領(lǐng)域還有相當多的理論問題未解決，比如動力學分餾效應(yīng)、計算方法過于繁瑣、沒有近似方法可以處理含“等同位素體”的分子（即isotopomer，如15N14N16O和14N15N16O）、潛在的一些理論公式未推導(dǎo)等等。由于Clumped同位素的理論體系尚存弱點，也使得這個領(lǐng)域的大量實驗數(shù)據(jù)沒有得到有效的理論升華。
最近，地化所礦床室博士生曹曉斌及其導(dǎo)師劉耘研究員對Clumped isotope的計算方法進行了改進。他們將其中最關(guān)鍵的一個變量（Di）的原始定義轉(zhuǎn)換為等價的基于能量的定義，并使一些內(nèi)在性質(zhì)和定理凸顯出來。目前，Clumped isotope的精確計算方法在實際操作中只用于很小的分子，稍大一點的體系往往需要借助近似計算方法，而Wang等（2004）的近似方法也有幾個局限性。比如，Wang等（2004）的近似方法不能夠處理含等同位素體的體系，但新提出的近似方法能夠。眾所周知，稍大一些的分子幾乎都含有等同位素體，不能處理等同位素體將極大限制計算方法的應(yīng)用范圍。新提出的近似方法適用于單替換同位素體的Di為任意值的體系，而Wang等（2004）的近似方法只適合于單替換同位素體的Di值接近于零的體系。新提出的近似方法不僅有更大的應(yīng)用范圍，而且同精確方法的結(jié)果非常接近，并可以進一步使用校正處理使結(jié)果同精確方法幾乎一樣。
除了改進計算方法，曹曉斌和劉耘還推導(dǎo)了一些新的公式，來描述Clumped isotope的性質(zhì)和行為。他們還仔細評價了Clumped isotope的非諧效應(yīng)、頻率計算的校正處理的誤差等。這些工作有助于提高對Clumped isotope實驗結(jié)果的理論解釋水平。
相關(guān)論文發(fā)表在地球化學雜志Geochimica et Cosmochimica Acta（2012, 292-303）上。
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