板块俯冲伴随着多种复杂的地质过程，例如流体释放、流体岩石相互作用、可能的部分熔融、元素迁移及同位素分馏等。在俯冲带壳/幔循环过程中，Li同位素(6Li和7Li)高达16%的相对质量差异使其成为研究俯冲带各种地质过程的良好示踪剂。总结了近年来有关俯冲带Li同位素的研究进展，并按照相对时间序列系统地介绍了Li同位素在俯冲各个阶段的地球化学行为，包括俯冲初始物质的Li同位素组成特征，俯冲过程中Li随流体释放及与上覆地幔楔相互作用中Li同位素的行为，富Li流体与残余板片Li的去向，最终俯冲相关产物的Li同位素组成特征以及对全球Li循环的地学意义的综合介绍。随着Li同位素测试精度的提高和各种地球化学储库Li同位素数据库的不断完善，Li同位素体系可以为俯冲过程研究提供更多信息，成为一种可靠的示踪剂。

钙是主要的造岩元素之一，也是生物必需的元素之一，在地球各圈层广泛分布，因此研究钙同位素的地球化学行为有助于提高我们对各种地质过程的认识。特别的是，地表碳酸盐主要是以碳酸钙的形式存在，很大程度上决定了碳循环与钙循环是耦合的。因此，钙同位素是研究碳的再循环的重要示踪剂，可以直接提供深部碳循环的准确信息。和其他非传统稳定同位素体系一样，随着实验技术的进步及多接收电感耦合等离子体质谱(MCICPMS)和热电离质谱(TIMS)的发展，钙同位素分析方法取得了较大的进步，但目前的测试精度(2 sd)约0.1‰，尚有提升的必要，还需开展更详细的实验工作。目前钙同位素的地质应用主要集中在地球表生低温过程，但高温地质过程中钙同位素的研究越来越引起研究者的兴趣。

21世纪初，铁同位素的高精度分析因多道等离子体质谱仪的引入成为可能。铁在自然界中具有高丰度、多价态和生物可利用性，其同位素地球化学受到广泛关注，并取得巨大的进展。本文综述了铁同位素研究的进展和在地球科学中的应用。这些进展包括：(1)查明了各类陨石的铁同位素组成，并制约了太阳系及早期行星演化过程；(2)调查了地球主要储库的铁同位素组成；(3)积累了大量高、低温常见体系中两相间的铁同位素分馏系数；(4)初步探明了岩浆过程(如部分熔融、地幔交代和岩浆分异等)中的铁同位素分馏行为；(5)初步查明铁同位素在主要低温过程(如风化、早期成岩作用等)中的分馏行为；(6)实例性研究揭示了沉积岩样品铁同位素在示踪古海洋大气氧逸度变化和早期生命演化方面的潜力。随着人们对铁同位素分馏机制理解的加深，各体系中分馏系数的积累，铁同位素将在地球科学的各个方面得到更广泛的应用。

多接收杯电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICPMS)的应用极大地提高了铜(Cu)同位素的分析精度和效率，推进了铜同位素地球化学的发展和应用。文中对Cu同位素地球化学进行了全面的综述，并更新了铜同位素研究的最新进展及其在地质与环境过程中的应用。自然界中铜同位素(δ65Cu)的变化范围可达20‰以上，高温下铜同位素分馏较小，而在低温条件下，铜同位素能产生巨大的同位素分馏，其主要取决于低温下铜的氧化还原反应。作为最重要的金属成矿元素之一、重要的重金属元素和重要的挥发性元素，铜同位素在矿床地球化学、环境地球化学和天体化学领域均显示了巨大的应用潜力。

锌是生物生命必需的微量元素和与人类活动息息相关的金属元素。随着样品纯化技术的提高和新一代质谱仪的开发应用，锌同位素体系已成为近年发展起来的金属(非传统)稳定同位素地球化学的一个热点领域，得到国内外学者的广泛研究。对最新的锌稳定同位素研究结果进行了系统总结，分别从分析方法、分馏理论、储库同位素组成以及应用等方面进行了论述。锌同位素已被广泛应用到天体化学、海洋、大气以及地球深部等诸多地球科学研究领域，大大提高人们对全球锌及其他重金属元素生物地球化学循环的认识。锌同位素在宇宙化学、环境地球化学、古气候环境重建以及健康及生物医学领域将具有非常大的应用前景。

钒是一个重要的第一行过渡族金属元素，由于其独特的多价态性质，且在地球的各个圈层广泛分布，因此钒元素的丰度变化被广泛用来研究和氧化还原反应相关的地球化学过程。随着基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MCICPMS)的同位素分析技术的发展，钒同位素地球化学的研究也取得初步进展。目前的观测已经初步确定硅酸盐地球的钒同位素组成及其和陨石钒同位素组成的差异，这个差异为了解地球最初的物质来源和形成过程提供了新的制约。对高温岩石样品的测量发现钒同位素在岩浆分离结晶过程中存在显著分馏，因此钒同位素是潜在的研究高温岩浆过程的物理化学条件特别是氧化还原状态的新工具。推测低温下同位素的分馏应更显著，因此钒同位素在环境和生物地球化学领域也有望得到更广泛的应用。

多接收杯电感耦合等离子体质谱仪(MCICPMS)与氢化物发生系统(HG)在线联机自动测样的实现，极大提高了硒(Se)同位素的分析精度和效率，推进了Se同位素地球化学的发展。本文综述了Se稳定同位素研究的最新进展及其在地质与环境中的应用。自然界中Se同位素(δ82/76Se)的变化范围可达-12.40‰~11.37‰。其同位素分馏主要取决于硒氧阴离子团的氧化还原反应，而地表水体与氧化海洋环境中的硒同位素分馏极可能与铁氧化物吸附、浮游生物的吸收有关，均可引起约1‰的分馏，且在吸附/吸收相中均倾向富集Se的轻同位素。黑色岩系中Se同位素尚未明确对古海洋还原环境的指示，但近地表中Se同位素存在的强烈分馏，指示大陆地表发生的氧化还原事件极可能导致Se同位素的明显分馏，使河流相倾向富集Se的重同位素。因此，Se同位素有可能成为了解局域至区域沉积环境的氧化还原条件以及古海洋化学演化的潜在指标。随着其分馏机制的进一步阐明，Se同位素有可能在地球、环境与生命科学中得到更为广泛的应用。

Cd是个典型的分散元素，在不同地质环境下具有亲硫性、亲石性和挥发性。生物学上，Cd既是一个营养元素(其与营养元素P和Zn有着密切的关系)，又是一个剧毒元素。因此，Cd同位素在宇宙地球化学、海洋科学、环境科学及矿床学中有着独特的应用优势并显示出巨大的应用潜力。本文在前人研究成果的基础上，结合笔者最新的研究工作，对Cd同位素的测试技术和手段等方面作了较全面的总结，内容包括Cd同位素化学前处理方法的研究进展、Cd同位素测试过程中仪器产生的质量歧视的校正方法。同时，亦对自然界样品中Cd同位素的组成、Cd同位素分馏机制及应用等方面做了评述。

汞同位素是一个新兴的地球化学示踪手段。过去十多年来，随着质谱技术的飞跃发展，汞同位素地球化学研究取得了引人注目的进展，主要体现在如下两个方面。(1)实验及理论地球化学研究表明，汞生物地球化学循环的一系列过程都能导致显著的汞同位素质量分馏。此外，汞还是自然界少数存在同位素非质量分馏的金属元素之一。汞同位素非质量分馏对识别某些特殊地球化学过程(如光还原作用、挥发作用等)具有重要指示意义。(2)自然样品的汞同位素测试表明，自然界汞同位素组成(δ202Hg和Δ199Hg)变化可达>10‰。目前，汞同位素地球化学已被应用于汞污染源示踪、汞生物地球化学过程判别等领域，并有望在不久的将来在汞的大气化学、生物地球化学等领域得到更为广泛的应用。

稳定Sr、Nd同位素是全新的体系，其重点关注自然过程中稳定Sr和Nd同位素分馏特征与控制机制。这方面的知识可以修正传统RbSr和Sm-Nd同位素体系中恒定的稳定Sr、Nd同位素组成的前提假设所带来的认知偏差，补充和完善其知识体系。介绍了稳定Sr、Nd同位素体系的基本概念，综述并点评了最新的分析技术进展，并对稳定Sr、Nd同位素分馏对传统的放射成因Sr、Nd同位素组成的影响进行评估，同时对这两个新的稳定同位素体系的潜在研究应用进行展望。